DE68912218T2

DE68912218T2 - Zusammensetzung und Verfahren zur Bestimmung spezifischer Gravitation von wässerigen Flüssigkeiten.

Info

Publication number: DE68912218T2
Application number: DE89111359T
Authority: DE
Inventors: Arthur L Y Lau; James H Pendergrass
Original assignee: Miles Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2009-06-23
Also published as: JP2519102B2; EP0349843B1; DE68912218D1; EP0349843A2; US5055407A; AU610412B2; EP0349843A3; AU3706189A; JPH0273134A; CA1338588C

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts einer wäßrigen Test-Probe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Zusammensetzung zur analytischen Untersuchung einer wäßrigen Flüssigkeit wie Urin auf ihr spezifisches Gewicht durch Benutzung einer Test-Vorrichtung, die eine solche in eine Träger-Matrix eingearbeitete Reagens-Zusammensetzung umfaßt, daß beim Kontakt der Test-Probe mit der Reagens-Zusammensetzung eine nachweisbare und meßbare Antwort-Reaktion eintritt. Die aus dem Kontakt zwischen der Test-Probe und der Reagens-Zusammensetzung resultierende Antwortreaktion kann mit dem spezifischen Gewicht der Test-Probe korreliert werden. Die Reagens-Zusammensetzung macht eine erhöhte Empfindlichkeit für das spezifische Gewicht der Test-Probe verfügbar und macht eine verbesserte Differenzierung zwischen den Färbungen von Test-Proben unterschiedlicher spezifischer Gewichte verfügbar, um das spezifische Gewicht einer wäßrigen Test-Probe genauer zu messen, entweder visuell oder mit Hilfe eines Instruments. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer in eine Träger-Matrix eingearbeiteten Reagens-Zusammensetzung für das spezifische Gewicht in einem verbesserten Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe durch ein Analysenverfahren mittels eines Test-Streifens in trockener Phase.

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

Das spezifische Gewicht einer wäßrigen Test-Probe wie Urin oder Serum ist ein Maß für die relativen Verhältnisse der in der Test-Probe gelösten festen Stoffe zu dem Gesamt-Volumen der Test-Probe. Im allgemeinen ist das spezifische Gewicht einer wäßrigen Test-Probe ein Maß für den relativen Grad der Konzentration oder den relativen Grad der Verdünnung der Test-Probe. In bezug auf Urin-Proben ist die analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts wichtig, um die Ergebnisse anderer analytischer Untersuchungen, die in einer routinemäßigen Urin-Analyse durchgeführt werden, interpretieren zu helfen. Klinisch mißt das spezifische Gewicht einer Urin-Probe unter geeigneten standardisierten Bedingungen der Flüssigkeits-Beschränkung und der Flüssigkeits-Aufnahme die Fähigkeit der Nieren eines einzelnen Patienten zum Konzentrieren und Verdünnen.
Normalerweise liegt das spezifische Gewicht von Urin im Bereich von etwa 1,005 bis etwa 1,030, jedoch liegt am häufigsten das spezifische Gewicht des Urins im Bereich von etwa 1,010 bis etwa 1,025. Das spezifische Gewicht des Urins ist bei der Probe des ersten Morgen-Urins am höchsten und liegt im allgemeinen höher als 1,020. Ein spezifisches Gewicht von etwa 1,025 oder darüber in einer statistischen Probe des ersten Morgen-Urins zeigt ein normales Konzentrierungs-Vermögen der Nieren an. Die Fähigkeit der Nieren zum Konzentrieren des Urins kann durch einen Konzentrierungs-Test gemessen werden. Der Konzentrierungs-Test wird in der Weise durchgeführt, daß der betreffenden Person nach der Abendmahlzeit sämtliche Flüssigkeiten vorenthalten werden. Dann wird der während der Nacht ausgeschiedene Urin verworfen, und die erste Morgen-Probe wird analytisch untersucht. Klinisch wird ein spezifisches Gewicht des Urins von 1,025 oder höher als normal angesehen und zeigt eine normal funktionierende Niere an.
Verdünnungs-Tests werden ebenfalls durchgeführt, um die Fähigkeit der Nieren zum Konzentrieren von Flüssigkeiten zu bestimmen. Diese Tests sind jedoch von geringerem Nutzen als die Konzentrierungs-Tests, da die Verdünnungs-Tests weniger Information über die Nierenfunktionen liefern. Weiterhin sind Verdünnungs- Tests potentiell gefährlich für den Patienten. Beispielsweise wird Patienten, die an bestimmten Krankheiten leiden, etwa der Addison'schen Krankheit, geraten, solche Verdünnungs-Tests zu meiden. Der Verdünnungs-Test erfordert, daß der Patient eine geeignete Wasser-Belastung trinkt, gewöhnlich etwa 1 Liter während einer Zeitspanne von 30 Minuten. Danach scheiden normale Patienten innerhalb von ungefähr einer Stunde wenigstens eine Urin-Probe mit einem spezifischen Gewicht von weniger als 1,003 aus.
Ein entweder abnorm niedriges spezifisches Gewicht des Urins oder ein abnorm hohes spezifisches Gewicht des Urins ist klinisch bedeutsam. Beispielsweise ist Diabetes insipidus, eine durch das Fehlen oder eine Störung der normalen Funktion des antidiuretischen Hormons (ADH) verursachte Erkrankung, eines der schwerstwiegenden Beispiele eines beeinträchtigten Konzentrierungs-Vermögens der Nieren. Diese Krankheit ist gekennzeichnet durch die Ausscheidung großer Volumina eines Urins mit niedrigem spezifischen Gewicht. Das spezifische Gewicht des Urins von Personen, die an Diabetes insipidus leiden, liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 1,001 und 1,003. Niedrige spezifische Gewichte des Urins treten auch bei Personen auf, die an Glomerulonephritis, Pyelonephritis und verschiedenen anderen renalen Anomalien leiden. In diesen Fällen haben die Nieren wegen Tubulus-Schäden ihre Fähigkeit eingebüßt, den Urin zu konzentrieren.
Ein abnorm hohes spezifisches Gewicht des Urins zeigt ebenfalls einen Krankheitszustand an. Beispielsweise ist das spezifische Gewicht des Urins hoch bei Patienten, die an Diabetes mellitus, Nebenniereninsuffizienz, Lebererkrankungen oder kongestiver Herzinsuffizienz leiden. Das spezifische Gewicht des Urins ist ebenfalls immer dann erhöht, wenn ein übermäßiger Verlust von Wasser stattgefunden hat, etwa bei Schwitzen, Fieber, Erbrechen und Diarrhoe. Außerdem erhöhen anormal hohe Mengen bestimmter Harnbestandteile, insbesondere Glucose und Protein, das spezifische Gewicht des Urins mancher Personen, die an Diabetes mellitus oder Nephrose leiden, auf 1,050 oder mehr. Nach einer allgemeinen Regel steigt das spezifische Gewicht für jeweils 1 % Glucose im Urin um 0,004 und jeweils 1 % Eiweiß im Urin um 0,003. Weiterhin ist ein Urin mit einem festen niedrigen spezifischen Gewicht von etwä 1,010, das von Probe zu Probe nur wenig variiert, als isosthenurisch bekannt. Dieser Zustand kennzeichnet einen schweren Nierenschaden mit einer Störung sowohl des Konzentrierungs-Vermögens als auch des Verdünnungs-Vermögens der Nieren.
Aus diesen Gründen sind einfache, genaue und billige Analysenverfahren zur Bestimmung des spezifischen Gewichts entwickelt worden, um festzustellen, ob eine Person gleichbleibend entweder ein anormal hohes oder ein anormal niedriges spezifisches Gewicht des Urins hat, und um den Verlauf einer medizinischen Behandlung zur Bestimmung ihrer Wirksamkeit überwachen zu helfen. Im allgemeinen ist die Messung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe eine Messung, die sich auf die Dichte der Test-Probe bezieht. Das spezifische Gewicht ist ein Wert, der sich aus dem Verhältnis des Gewichts eines gegebenen Volumens der Test-Probe, etwa Urin, zu dem Gewicht des gleichen Volumens Wasser unter standardisierten Bedingungen ableitet (Gleichung 1).
Spezifisches Gewicht = Gewicht von Urin/Gewicht von Wasser (Gleichung 1)
Wasser hat ein spezifisches Gewicht von 1,000. Da Urin eine Lösung von Mineralien, Salzen und organischen Verbindungen in Wasser ist, ist das spezifische Gewicht des Urins größer als 1,000. Die relative Differenz spiegelt den Grad der Konzentration der Urin-Probe wider und ist ein Maß für den Gesamt-Feststoff-Gehalt in dem Urin.
Zur Bestimmung des spezifischen Gewichts des Urins stehen verschiedene Verfahrensweisen zur Verfügung. Die meistverbreitet angewandte - und möglicherweise ungenaueste - Arbeitsweise benutzt ein Urinometer. Das Urinometer ist ein gewogenes birnenförmiges Instrument mit einem zylindrischen Schaft, der eine mit Ablesungswerten des spezifischen Gewichts kalibrierte Skala enthält. Das Urinometer schwimmt in einer in einem Zylinder enthaltenen Urin-Probe, und das spezifische Gewicht des Urins wird durch die Tiefe bestimmt, bis zu der das Urinometer in den Urin eintaucht. Das spezifische Gewicht des Urins wird direkt auf der Skala des Urinometers an der Grenzlinie des Urins mit der Luft abgelesen. Die Urinometer-Methode ist mühsam und leidet unter den Nachteilen, daß sie große Volumina der Urin-Test-Probe benötigt, daß die Ablesung der Urinometer-Skala schwierig und ungenau ist und daß die Analysen unzuverlässig werden, da das Urinometer nicht regelmäßig neu kalibriert wird. Außerdem ist jedes Urinometer so kalibriert, daß in destilliertem Wasser bei einer speziellen, auf jedem Instrument angegebenen Temperatur der Wert 1,000 abgelesen wird. Für jeweils 3 ºC oberhalb und unterhalb dieser Temperatur ergibt sich eine Abweichung des spezifischen Gewichts von 0,001. Aus diesem Grunde muß für eine genaue Arbeit an den Ablesungen eine Temperatur-Korrektur vorgenommen werden. Korrekturen werden auch dann empfohlen, wenn Glucose oder Eiweiß in der Urin-Probe anwesend sind.
Die Refraktometrie liefert eine indirekte Methode zur Messung des spezifischen Gewichts des Urins. Der Brechungsindex ist das Verhältnis der Geschwindigkeit des Lichts an der Luft zu der Geschwindigkeit des Lichts in der Lösung. Der Brechungsindex ist nicht identisch mit dem spezifischen Gewicht des Urins, jedoch kann der Brechungsindex mit dem spezifischen Gewicht korreliert werden. Der Brechungsindex des Urins variiert direkt mit der Zahl der in Urin gelösten Teilchen, und variiert somit direkt mit dem spezifischen Gewicht des Urins. Folglich kann die Messung des Brechungsindex des Urins zu dem spezifischen Gewicht des Urins in Beziehung gesetzt werden.
Die Refraktometer-Methode der Bestimmung des spezifischen Gewichts des Urins ist wünschenswert, weil Messungen des spezifischen Gewichts an nur einem Tropfen möglich sind. Das zur Bestimmung des Brechungsindex eingesetzte Instrument ist ein kleines Handinstrument, das auf spezifisches Gewicht, Brechungsindex und Gesamt-Feststoff-Gehalt kalibriert ist. Das Refraktometer benötigt einen Tropfen Urin, der in den geeigneten Proben-Spalt des Refraktometers plaziert wird. Das Instrument wird gegen eine Lichtquelle gehalten, und der Analysenwert, entweder als spezifisches Gewicht, als Brechungsindex oder als Gesamt- Feststoff-Gehalt, wird direkt von der in dem Okular angebrachten kalibrierten Skala abgelesen. Die Skala des spezifischen Gewichts in dem Refraktometer reicht von 1,000 bis 1,035 mit Ablese-Inkrementen von 0,001. Das Refraktometer hat den Nachteil, daß es eine tägliche Kalibrierung erfordert und bei Haus- Untersuchungen nicht zugänglich ist.
Eine dritte Methode der Urin-Analyse auf das spezifische Gewicht, die Methode des fallenden Tropfens, ist wie das Urinometer eine direkte Messung des spezifischen Gewichts des Urins. Gemäß diesem Verfahren wird ein Tropfen des Urins in jede Säule einer Reihe von Säulen eingeführt, die mit Lösungsmittel-Gemischen zunehmender und bekannter spezifischer Gewichte gefüllt sind. Wenn der Urin-Tropfen zur Ruhe kommt, nachdem er sein anfängliches Moment verloren hat und dann weder steigt noch fällt, wird bestimmt, daß das spezifische Gewicht das gleiche ist wie das des Lösungsmittel-Gemischs in der speziellen Säule. Bei dieser Arbeitsweise wird eine Reihe von Mischungen aus Xylol und Brombenzol, Chloroform und Benzol oder Brombenzol und Kerosin verwendet. Vor der Entwicklung des Refraktometers hatte diese Technik den Vorteil, daß sie nur wenige Tropfen der Test- Probe benötigte, um eine analytische Untersuchung auf das spezifische Gewicht durchzuführen. Die Methode des fallenden Tropfens hat jedoch in der routinemäßigen Urin-Analyse wegen des erforderlichen Zeitaufwands für das Aufstellen eines solchen Systems und der fehlenden Eignung für die Durchführung einer häuslichen Analyse durch den Patienten niemals eine weitverbreitete Anwendung erlangt.
Die oben beschriebene Verfahrensweise des fallenden Tropfens kann auch instrumentell durchgeführt werden. Im Unterschied zu der abgestuften Reihe der oben beschriebenen Lösungsmittel-Gemische benutzt die Analyse auf der Basis eines Instruments eine speziell entworfene Säule, die mit Siliconöl mit gesteuertem spezifischen Gewicht und gesteuerter Viskosität gefüllt ist. Die Säule ist so konzipiert, daß die Zeit gemessen wird, die ein präzise gemessener Tropfen einer Test-Probe benötigt, um eine Strecke herabzufallen, die durch zwei optische Gatter (Paare aus Lampe und Phototransistor) definiert ist, die übereinander in einer temperaturgesteuerten Säule angebracht sind, die mit einem mit Wasser nichtmischbaren Siliconöl gefüllt sind, dessen Dichte gerinfügig niedriger ist als diejenige der Test-Probe. Die Lichtstrahlen von den Lampen wandern durch das Öl in der Säule und treffen auf Phototransistoren, die auf der gegenüberliegenden Wand der Säule angeordnet sind. Ein Tropfen Urin, der durch eine Pipette in die Säule abgelassen wird, bricht die Strahlen des Lichts, wenn er durch das Öl fällt. Der den oberen Strahl durchbrechende Urin-Tropfen startet einen Zeitgeber, und der den unteren Strahl durchbrechende Urin-Tropfen hält den Zeitgeber an. Die Fallzeit wird elektronisch gemessen und in Einheiten des spezifischen Gewichts umgerechnet. Dieses Meßverfahren für das spezifische Gewicht ist sehr präzise, jedoch machen die Kosten des Analysen-Instruments und der für den Betrieb des Instruments erforderliche Grad der Fertigkeit eine häusliche Prüfung auf das spezifische Gewicht des Urins praktisch undurchführbar.
Jedes der oben beschriebenen Analysenverfahren auf instrumenteller Basis zur Bestimmung des spezifischen Gewichts hat Nachteile, wodurch keines der genannten Analysenverfahren dafür besonders gut geeignet ist, analytische Untersuchungen auf das spezifische Gewicht außerhalb einer Arztpraxis oder eines Laboratoriums durchzuführen. Demzufolge sind mit Reagens getränkte Test-Streifen entwickelt worden, um zu ermöglichen, daß analytische Untersuchungen des spezifischen Gewichts zu Hause durchgeführt werden können. Das für Messungen des spezifischen Gewichts entwickelte Test-Streifen-Analysenverfahren ist ein indirektes Analysenverfahren, bei dem der Test-Streifen als Antwortreaktion auf die Ionenstärke der Urin-Probe seine Farbe ändert.
Die heutigen Test-Streifen für das spezifische Gewicht umfassen eine Träger-Matrix, die mit einer Reagens-Zusammensetzung getränkt ist, die drei wesentliche Bestandteile enthält: Einen Polyelektrolyten wie ein partiell neutralisiertes Poly(methylvinylether/Maleinsäure)-Material; einen chromogenen Indikator wie Bromthymolblau; und geeignete Puffermittel. Diele Reagenszusammensetzung ist in solcher Weise empfindlich gegenüber der Zahl der Ionen oder Elektrolyten in der Urin-Probe, daß der Polyelektrolyt der Reagens-Zusammensetzung eine Änderung des pKa-Wertes (der Säure-Dissoziationskonstante) in Relation zu der Ionenstärke der Urin-Probe erleidet. Deshalb nimmt mit zunehmender Konzentration der Elektrolyten in dem Urin (hohes spezifisches Gewicht) der pKa-Wert des in der Reagens-Zusammensetzung anwesenden Polyelektrolyten ab, da freie Carboxyl-Gruppen in Carboxylat-Gruppen überführt werden. Das Gesamt-Ergebnis ist eine pH-Abnahme und ein Farbumschlag des chromogenen Indikators Bromthymolblau von Blaugrün über Grün nach Gelbgrün als Antwortreaktion auf erhöhte spezifische Gewichte. Der resultierende Farbübergang, der eine durch die zunehmende Ionenstärke oder das zunehmende spezifische Gewicht verursachte Anderung des pH- Wertes anzeigt, wird empirisch zu dem spezifischen Gewicht der Test-Probe in Beziehung gesetzt.
Einige bei den analytischen Untersuchungen des spezifischen Gewichts eingesetzten Test-Streifen haben eine einzige Test- Fläche, die aus einem kleinen quadratischen Kissen einer Träger- Matrix besteht, die mit dem gepufferten Polyelektrolyten und der chromogenen Indikator-Farbstoff-Zusammensetzung getränkt sind. Andere Test-Streifen sind Reagens-Streifen zur Mehrfach-Bestimmung, die eine Test-Fläche für die analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts enthalten, wie oben beschrieben ist, und die weiterhin mehrere zusätzliche Test-Flächen auf demselben Streifen enthalten, um die simultane analytische Bestimmung anderer Harnbestandteile zu ermöglichen. Für beide Typen von mit Reagentien imprägnierten Test-Streifen wird die analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts einfach in der Weise durchgeführt, daß der Test-Streifen in eine gut vermischte, unzentrifugierte Urin-Probe getaucht und dann die resultierende Färbung der Test-Fläche des Test-Streifens mit einer standardisierten Farbkarte verglichen wird, die auf der Flasche für die Test-Streifen bereitgehalten wird.
Für Test-Streifen, die den partiell neutralisierten Poly(methylvinylether/Maleinsäure)-Polyelektrolyten und den Indikator Bromthymolblau enthalten, können semiquantitative analytische Untersuchungen des spezifischen Gewichts wäßriger Test-Proben durchgeführt werden und als spezifische Gewichte im Bereich von 1,000 bis 1,030 angegeben werden. Eine Ablesung von 1,000 oder eine blaugrüne Färbung zeigt an, daß der Urin ein sehr niedriges spezifisches Gewicht hat, wie durch das Fehlen eines Farbübergangs des chromogenen Indikator-Farbstoffs angezeigt wird. Eine Ablesung eines spezifischen Gewichts von 1,005 bis 1,030 wird durch Farbübergänge von blaugrün über grün nach gelbgrün bezeichnet, die als zuverlässige Indikatoren für ein zunehmendes spezifisches Gewicht dienen.
Gemäß der heutigen Reagens-Streifen-Methode kann eine Person zuverlässig visuell bestimmen, daß das spezifische Gewicht einer Urin-Probe im Bereich von etwa 1,000 bis etwa 1,030 liegt. Die Empfindlichkeit und die Farbauflösung, die jedoch von den gegenwärtig im Handel verfügbaren Test-Streifen geleistet wird, ist unzureichend, um eine Unterscheidung zwischen flüssigen Test- Proben mit unterschiedlichen, jedoch nahezu identischen spezifischen Gewichten zu ermöglichen, wie etwa spezifischen Gewichten, die um 0,003 voneinander verschieden sind. Die Unfähigkeit, zwischen Test-Proben zu unterscheiden, die unterschiedliche, jedoch nahezu identische spezifische Gewichte haben, ist klinisch bedeutsam, da eine gesunde Person gewöhnlich ein spezifisches Gewicht des Urins im Bereich von etwa 1,005 bis etwa 1,030 hat. Aus diesem Grunde könnte es wichtig sein, das spezifische Gewicht eines Urins präziser zu bestimmen, das entweder geringfügig oberhalb oder geringfügig unterhalb dieser normalen Werte liegt, so daß eine genaue analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts in Verbindung mit Assays auf andere Urin-Analyten so interpretiert werden kann, daß eine zuverlässige Diagnose gestellt wird und ermöglicht wird, daß eine korrekte medizinische Behandlung eingeleitet wird.
Aus diesem Grunde wäre es außerordentlich vorteilhaft, eine einfache, genaue und vertrauenswürdige Methode zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin zur Verfügung zu haben, die eine visuelle Differenzierung der Werte des spezifischen Gewichts innerhalb der Bereiche von 1,000 bis etwa 1,005, von etwa 1,005 bis etwa 1,010 und von etwa 1,010 bis etwa 1,015 und aufwärts bis zwischen etwa 1,045 und etwa 1,050 erlaubt. Durch Bereitstellung einer genauen Verfahrensweise zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Urin in einer leicht anwendbaren Form, etwa eines Test-Streifens zum Eintauchen und Ablesen, kann der Urin-Assay durch Laboratoriumspersonal durchgeführt werden, um sofort vorliegende Test-Ergebnisse zu erhalten. Die Ergebnisse der analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts können in Verbindung mit analytischen Untersuchungen anderer Urin-Bestandteile so interpretiert werden, daß eine Diagnose gestellt werden kann, ohne auf Analysenergebnisse warten zu müssen, und daß eine medizinische Behandlung sofort begonnen werden kann. Weiterhin kann die Test-Streifen-Methode durch den Patienten auch zu Hause durchgeführt werden, um das spezifische Gewicht des Urins präziser zu bestimmen und damit den Erfolg der medizinischen Behandlung, der der Patient sich unterzieht, zu überwachen.
Wie ausführlicher im folgenden beschrieben wird, erlaubt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die schnelle, genaue und vertrauenswürdige analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin durch die Benutzung eines Test-Streifens, der eine Zusammensetzung eines Reagens auf das spezifische Gewicht enthält, in die ein Molybdat-Farbstoff-Komplex eingearbeitet ist. Die den Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltende Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht verbessert die Empfindlichkeit des Assays und bietet eine hinreichende visuelle Farbdifferenzierung zwischen Urin-Proben mit spezifischen Gewichten, die im Bereich des spezifischen Gewichts von ungefähr 1,000 bis ungefähr 1,030 um nur 0,003 verschieden sind, und zwischen Urin-Proben mit spezifischen Gewichten, die im Bereich des spezifischen Gewichts von ungefähr 1,030 bis ungefähr 1,050 um nur 0,005 verschieden sind. Infolgedessen können spezifische Gewichte des Urins von ungefähr 1,000 bis ungefähr 1,050 genau bestimmt werden.
Das spezifische Gewicht des Urins einer Person hängt von der genauen Natur seiner pathologischen Störung und von der Schwere seiner speziellen Erkrankung ab. Ein abnorm hohes oder ein abnorm niedriges spezifisches Gewicht des Urins kann mit Unterbrechungen oder kontinuierlich auftreten. Dafür müssen genaue Assays für das spezifische Gewicht von Urin und anderen wäßrigen Test-Proben für den Einsatz sowohl im Laboratorium als auch zu Hause zur Verfügung stehen. Die Assays müssen die genaue Messung abnorm hoher oder abnorm niedriger spezifischer Gewichte ermöglichen, so daß eine korrekte Diagnose gestellt und eine korrekte medizinische Behandlung implementiert, überwacht und aufrechterhalten werden kann. Darüber hinaus wäre es vorteilhaft, wenn das Verfahren zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts wegen der einfachen und wirtschaftlichen Bestimmung der spezifischen Gewichte des Urins und anderer wäßriger Test-Proben in einem Format "Eintauchen-und-Ablesen" benutzt werden könnte.
Weiterhin muß jede Methode zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben genaue, vertrauenswürdige und reproduzierbare Ergebnisse dadurch liefern, daß sie eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthält, die einen Farbübergang aufgrund einer Wechselwirkung als Antwortreaktion auf das spezifische Gewicht der Test-Probe erleidet und nicht als Folge einer kompetitiven chemischen oder physikalischen Wechselwirkung, wie z.B. einer pH-Anderung oder einer bevorzugten Wechselwirkung mit einer anderen Komponente der Test-Probe wie etwa Eiweiß oder Glucose. überdies wäre es vorteilhaft, wenn das Verfahren zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts unter Benutzung trockener Reagens-Streifen für die schnelle, wirtschaftliche und genaue Bestimmung der spezifischen Gewichte von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben sorgt. Außerdem sollten das Verfahren und die Zusammensetzung, die bei der analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts benutzt werden, nicht die Kissen anderer Test-Reagentien beeinträchtigen oder stören, die auf Mehrfach-Testkissen-Streifen anwesend sind.
Vor der vorliegenden Erfindung enthielt kein bekanntes Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben auf das spezifische Gewicht eine Reagens-Zusammensetzung, die eine genügende Empfindlichkeit und Farbdifferenzierung lieferte, um eine Durchführung genauer und vertrauenswürdiger Assays des spezifischen Gewichts im Bereich von etwa 1,000 bis etwa 1,050 zu ermöglichen. Außerdem enthält kein Test- Streifen mit dem Reagens in trockener Phase, obwohl ein Test- Streifen mit dem Reagens in trockener Phase unter Einsatz eines partiell neutralisierten Polyelektrolyten und eines Farbstoffs wie Bromthymolblau weit verbreitete Anwendung findet, einen Molybdat-Farbstoff-Komplex eingearbeitet, um damit eine genügende Empfindlichkeit und eine genügende visuelle Farbauflösung bereitzustellen, die eine Differenzierung des spezifischen Gewichts zwischen Test-Proben mit spezifischen Gewichten erlaubt, die sich um nur 0,003 unterscheiden.
Der Stand der Technik enthält zahlreiche Hinweise auf die Polyelektrolyt-Farbstoff-Chemie, die bei der analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin ausgenutzt wird. Beispielsweise offenbaren die US-Patente 4 318 709 und 4 376 827 die grundlegende Polyelektrolyt-Farbstoff-Technik, die bei der analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin ausgenutzt wird. Beide Patente lehren die Benutzung der Polyelektrolyt-Farbstoff-Chemie zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Urin durch Überwachung des Farbumschlags des Farbstoffs.
Wie jedoch vollständig in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung ausgeführt wird, macht die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung und ein Verfahren für die genaue Bestimmung des spezifischen Gewichts von Urin und anderen wäßrigen Test-Proben durch Ausnutzung eines Molybdat-Farbstoff-Komplexes als der Indikator-Komponente einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht verfügbar. Es ist bekannt, daß der Molybdat- Farbstoff-Komplex mit Proteinen in einer Test-Probe unter Erzeugung eines Farbübergangs in Wechselwirkung tritt. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wurde jedoch gefunden, daß der Farbübergang, der von der Wechselwirkung zwischen dem Molybdat-Farbstoff-Komplex und Proteinen herührt, sehr empfindlich gegenüber der Ionenstärke der Test-Probe ist und aus diesem Grunde auch gegenüber dem spezifischen Gewicht der Test-Probe empfindlich ist. Als Ergebnis wurde gezeigt, daß die Empfindlichkeit des Molybdat-Farbstoff-Komplexes und der Protein-Wechselwirkung gegenüber der Ionenstärke der Test-Probe oder ihrem spezifischen Gewicht eine indirekte, jedoch genaue Verfahrensweise zur Bestimmung spezifischer Gewichte wäßriger Test-Proben ergibt.
Die Veröffentlichung "Color Reaction Betwen Pyrogallol Red- Molybdenum(VI) Complex and Protein", Y. Fujita, I. Mori und S. Kitano, Bunseki Kagaku 32, Seiten E379-E386 (1983), beschrieb zuerst die Wechselwirkung zwischen einem Protein und einem Pyrogallolrot-Molybdän-Komplex. Das mitgeteilte Verfahren erforderte die Einarbeitung eines chelatbildenden Mittels oder eines Metall-Ions in den Molybdat-Farbstoff-Komplex, um die Protein-Konzentration einer Test-Probe zu bestimmen.
In ähnlicher Weise offenbarte das Bapanische Patent 61/155757 (1986) ein kolorimetrisches Verfahren zur analytischen Bestimmung von Proteinen in einer Test-Probe durch Verwendung einer Zusammensetzung, die einen Molybdän-Farbstoff-Komplex und entweder ein chelatbildendes Mittel oder bestimmte Metall-Ionen enthielt. Es wurde jedoch gefunden, daß das in dem Japanischen Patent 61/155757 offenbarte Verfahren in starkem Maße unter der Störung durch die Ionenstärke oder das spezifische Gewicht leidet. Es wurde gezeigt, daß der Grad der Bindung des Molybdat- Farbstoff-Komplexes an das Protein und dementsprechend der Grad des Farbübergangs in umgekehrter Beziehung zu der Ionenstärke der Probe steht. Als Folge davon erzeugt der Assay einer Urin- Probe mit niedriger Ionenstärke (niedrigem spezifischen Gewicht) einen größeren Farbübergang in der Test-Vorrichtung (der demnach einen größeren Protein-Gehalt anzeigt) als der Assay einer Urin- Probe mit dem gleichen Protein-Gehalt, jedoch einer höheren Ionenstärke (einem höheren spezifischen Gewicht). Unerwarteterweise macht die in der vorliegenden Erfindung benutzte Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht sich die in den Protein-Assays gefundene Störung durch die Ionenstärke/das spezifische Gewicht zunutze, um ohne Rücksicht auf andere Komponenten der Test-Probe, wie Proteine, genaue Assays des spezifischen Gewichts zu liefern.
Die Veröffentlichung "Urinary Protein as Measured with a Pyrogallol Red-Molybdate Complex, Manually and in a Hitachi 726 Automated Analyzer", N. Watanabe, S. Kamei, A. Ohkubo, M. Yamanaka, S. Ohsawa, K. Makino und K. Tokuda, Clin. Chem. 32/8, Seiten 1551-1554 (1986), beschreibt weiterhin das in dem Japanischen Patent 61/155757 offenbarte Verfahren. Die Watanabe-Veröffentlichung beschreibt den automatisierten oder manuellen Nachweis von Proteinen in Harn unter Verwendung eines Molybdat- Farbstoff-Komplexes. Die Veröffentlichung berichtet, daß die interessierende Wechselwirkung zwischen dem Protein und dem Molybdat-Farbstoff-Komplex wenigstens etwa 8 min andauerte und für automatisierte Assays innerhalb von 10 min bei 37 ºC vollständig ist; für manuelle Assays ließ man jedoch die Wechselwirkung 20 min fortdauern, bis der Assay auf eine Antwortreaktion untersucht wurde. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Störung durch die Ionenstärke ist eine derartig lange Zeitdauer der Wechselwirkung bis zum Stattfinden des vollständigen Farbumschlags unzweckmäßig und kann auch zu fehlerhaften Assays führen, falls der Grad des Farbumschlags, und damit der Protein- Gehalt, zu früh bestimmt werden sollte. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist jedoch die analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe unter Verwendung einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in weniger als zwei Minuten im wesentlichen vollständig und liefert demgemäß schnelle Ergebnisse des spezifischen Gewichts mit einer stark reduzierten Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Assays.
Im Gegensatz zum Stand der Technik und im Gegensatz zu den gegenwärtig im Handel erhältlichen Test-Streifen liefert das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Empfindlichkeit beim Messen des spezifischen Gewichts von Urin durch die Verwendung einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht und ergibt damit einen genauen Assay für das spezifische Gewicht innerhalb von 0,003 für Flüssigkeiten mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 1,000 bis ungefähr 1,030 und innerhalb von 0,005 für Flüssigkeiten mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 1,030 bis ungefähr 1,050. Unerwartet und überraschend ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung, ebenfalls im Gegensatz zum Stand der Technik, die einfache und schnelle Messung des spezifischen Gewichts einer flüssigen Test-Probe. Dementsprechend werden mit Hilfe des Verfahrens der vorliegenden Erfindung neue und unerwartete Ergebnisse bei der analytischen Untersuchung auf das spezifische Gewicht von Urin und anderen wäßrigen Test-Proben mit Streifen mit dem Reagens in trockener Phase im Bereich von etwa 1,000 bis etwa 1,050 durch den Einsatz einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung eines Reagens auf das spezifische Gewicht erzielt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist, kurz gesagt, auf ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Zusammensetzung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer flüssigen Test-Probe gerichtet, insbesondere des spezifischen Gewichts wäßriger Test-Proben wie Urin und Serum. Das Verfahren umfaßt eine Reagens-Zusammensetzung, die mit einer Test-Probe unter Erzeugung einer nachweisbaren und meßbaren Antwortreaktion, die mit dem spezifischen Gewicht der Test-Probe korreliert werden kann, in Wechselwirkung zu treten vermag. Für einen Einsatz zu Hause erzeugt die Reagens-Zusammensetzung eine visuell nachweisbare Antwortreaktion. Für einen Einsatz im Laboratorium erzeugt die Reagens-Zusammensetzung eine Antwortreaktion, die visuell oder mittels eines Instruments nachweisbar ist. Das Verfahren eignet sich für Trockenphasen-Assays, bei denen die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in eine Träger- Matrix einer Nachweis-Vorrichtung eingearbeitet ist. Die Träger- Matrix der Nachweis-Vorrichtung umfaßt solche saugfähigen porösen Stoffe wie Filterpapier oder solche nicht saugfähigen porösen Stoffe wie einen durchlässigen Streifen, eine durchlässige Schicht oder Membran aus einem polymeren Material. Eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht ist homogen in die Träger-Matrix eingearbeitet, und die Träger- Matrix hält dann die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht homogen über die gesamte Matrix in einer bekannten Konzentration, während sie die Durchlässigkeit der Träger-Matrix für die flüssige Test-Probe aufrechterhält.
Insbesondere ist die vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin oder anderer wäßriger Test-Proben durch den Einsatz einer neuen und verbesserten Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht gerichtet. Es wurde gezeigt, daß der Einsatz einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Reagens-Zusammensetzung eine hinreichend erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem spezifischen Gewicht einer Test-Probe und eine genügende Farb-Differenzierung zwischen Test-Proben unterschiedlicher spezifischer Gewichte bietet, um die genaue Messung der spezifischen Gewichte wäßriger Test-Proben zu ermöglichen. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das spezifische Gewicht von Urin und anderen Test-Proben zwischen etwa 1,000 und etwa 1,050 und insbesondere zwischen etwa 1,005 und etwa 1,035 genau bestimmt werden. Durch Ausnutzung eines Molybdat-Farbstoff-Komplexes in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann das spezifische Gewicht von Urin und anderen wäßrigen Test-Proben genauer bestimmt werden, da die verbesserte Empfindlichkeit des Verfahrens und die verbesserte Farb-Differenzierung zwischen Proben mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht durch die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht erzielt wird. Weiterhin erlaubt die den in die Nachweis-Vorrichtung für das spezifische Gewicht eingearbeiteten Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltende Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht überraschend und unerwartet die genaue Messung spezifischer Gewichte, wie derjenigen zwischen etwa 1,000 und etwa 1,050, und insbesondere zwischen etwa 1,005 und etwa 1,035, in Urin und anderen Test-Proben auf einen Wert innerhalb von etwa 0,003 für Urin und andere Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht zwischen etwa 1,000 und etwa 1,030, und auf einen Wert innerhalb von etwa 0,005 für Urin und andere Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht zwischen etwa 1,030 und etwa 1,050.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Zusammensetzung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer wäßrigen Flüssigkeit bereitzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches, vertrauenswürdiges, genaues und reproduzierbares Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben auf das spezifische Gewicht bereitzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Zusammensetzung zur Wechselwirkung mit einer wäßrigen Test-Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, die eine sichtbare Veränderung, etwa eine Veränderung der Farbe einer Test-Vorrichtung, erzeugt, die das spezifische Gewicht der Test-Flüssigkeit anzeigt.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben verfügbar zu machen, das eine genügende Empfindlichkeit und eine genügende visuelle Farbauflösung liefert, um eine Differenzierung zwischen spezifischen Gewichten und eine Messung derselben zu ermöglichen.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben verfügbar zu machen, das gegenüber spezifischen Gewichten zwischen etwa 1,000 und etwa 1,050 empfindlich ist und das zwischen Test-Proben differenziert, die spezifische Gewichte haben, die bei Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,000 bis etwa 1,030 sich nur um 0,003 unterscheiden und bei Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,030 bis etwa 1,050 sich nur um 0,005 unterscheiden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben verfügbar zu machen, das eine Indikator-Reagens-Zusammensetzung benutzt.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben durch Nutzung einer Zusammensetzung eines Indikator- Reagens auf das spezifische Gewicht verfügbar zu machen, die mit Komponenten von Urin oder einer anderen wäßrigen Test-Probe in Wechselwirkung zu treten und einen nachweisbaren und meßbaren Farbübergang zu erleiden vermag, um das spezifische Gewicht der Test-Probe festzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung eines Reagens auf das spezifische Gewicht verfügbar zu machen, die mit Komponenten von Test-Proben in Wechselwirkung zu treten und einen visuell und/oder instrumentell differenzierbaren Farbübergang zu erleiden vermag, um die Bestimmung des spezifischen Gewicht des Urins oder der anderen wäßrigen Test- Probe bei Gehalten von etwa 1,000 bis etwa 1,050 und insbesondere von etwa 1,005 bis etwa 1,035 zu ermöglichen.
Ein anderes Zieh der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur analytischen Untersuchung von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben durch Einarbeiten einer einen Molybdat- Komplex enthaltenden Zusammensetzung eines Reagens auf das spezifische Gewicht in eine Trockenphasen-Nachweisvorrichtung verfügbar zu machen.
Noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes Verfahren zur analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts einer wäßrigen Test-Probe durch die Benutzung einer Test-Vorrichtung bereitzustellen, die eine Träger- Matrix mit einer darin eingearbeiteten Zusammensetzung eines Reagens auf das spezifische Gewicht umfaßt, die befähigt ist, mit den Komponenten der Test-Probe in Wechselwirkung zu treten, worin die Träger-Matrix eine saugfähige Matrix wie Filterpapier oder eine nicht saugf ähige Matrix wie eine Schicht, eine Folie oder eine Membran aus einem durchlässigen polymeren Material umfaßt.
Noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Trockenphasen-Test-Streifen bereitzustellen, der befähigt ist, eine einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltende Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in die Träger-Matrix einzubauen, um einen Test-Streifen mit einer neuen und unerwarteten Präzision bei der Antwortreaktion auf das spezifische Gewicht einer flüssigen Test-Probe zu erzielen.
Die vorstehenden und andere Ziele und Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung hervor.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erfolgt die analytische Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin oder anderen wäßrigen Test-Proben durch die Benutzung einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung eines Indikator-Reagens auf das spezifische Gewicht. Durch den Einsatz einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht werden eine genügende Empfindlichkeit und eine genügende visuelle Farb- Differenzierung zwischen Test-Proben unterschiedlicher spezifischer Gewichte erreicht. Dadurch wird die genaue und reproduzierbare analytische Bestimmung des spezifischen Gewichts wäßriger Test-Proben möglich. Außerdem sind die verbesserte Empfindlichkeit und Farbauflösung für spezifische Gewichte von Test-Proben, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht werden, von besonderem Nutzen bei Urin-Assays.
Die heutigen handelsüblichen Assays auf das spezifische Gewicht sind nicht in der Lage, zwischen voneinander verschiedenen, jedoch fast identischen spezifischen Gewichten wirksam zu unterscheiden. Gemäß dem Verfahren und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung können jedoch spezifische Gewichte zwischen etwa 1,000 und etwa 1,050, und insbesondere zwischen 1,005 und 1,035, von nahezu identischen spezifischen Gewichten unterschieden und genau gemessen werden. Die Differenzierung zwischen verschiedenen Werten des spezifischen Gewichts ist klinisch bedeutsam, da spezifische Gewichte des Urins, die entweder oberhalb oder unterhalb des normalen Bereichs des spezifischen Gewichts von etwa 1,010 bis etwa 1,025 für eine gesunde Person liegen, einen potentiellen Nieren-Defekt anzeigen können. Ein genauer Assay des spezifischen Gewichts von Urin, der in Verbindung mit Assays für andere Urin-Analyten interpretiert werden kann, kann bei der Diagnose eines Krankheitszustandes helfen. Es ist anzumerken, daß in bezug auf die spezifischen Gewichte von Urin innerhalb des relativ normalen Bereichs von etwa 1,010 bis etwa 1,025 das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch noch eine verbesserte Farb-Differenzierung und eine verbesserte Empfindlichkeit gegenüber dem spezifischen Gewicht des Urins liefert. Klinische Vorteile werden jedoch in diesem normalen Bereich des spezifischen Gewichts durch die Interpretation des Assays des spezifischen Gewichts von Urin mit Urin-Assays für andere Analyten realisiert, so daß alle Assays einen abnormen physiologischen- Zustand betreffende Informationen liefern können, die weiter untersucht werden müssen.
Weiterhin wird deutlich, daß das Verfahren und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zur analytischen Untersuchung von Urin, auch zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Blut-Plasma und Sera und, allgemeiner, ebenso auch des spezifischen Gewichts vieler anderer physiologischer Flüssigkeiten verwendet werden können. Zur Erzielung des vollen Vorteils der vorliegenden Erfindung werden das Verfahren und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Trockenphasen- Testkissen-Assays zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Urin und anderen wäßrigen Test-Proben eingesetzt.
Überraschenderweise und unerwarteterweise wurde gefunden, daß eine einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltende Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eine verbesserte und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem spezifischen Gewicht der Test-Probe und eine verbesserte visuelle Farb-Differenzierung zwischen Test-Proben unterschiedlicher spezifischer Gewichte demonstrierte, wenn sie in einer Technik der Farbstoff-Bindung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer wäßrigen Test-Probe verwendet wurde. Die einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltende Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht verwendende Technik der Farbstoff-Bindung macht einen genaueren und vertrauenswürdigeren Assay für das spezifische Gewicht verfügbar, so daß ein spezifisches Gewicht einer Test- Probe auf einen Wert innerhalb von 0,003 bestimmt werden kann.
Die gegenwärtig in analytischen Untersuchungen des spezifischen Gewichts eingesetzten Farbstoffe erleiden unterschiedliche Farbübergänge aufgrund einer Anderung des pKa-Wertes (der Säure-Dissoziationskonstante) in einem Polyelektrolyten wie partiell neutralisiertem Poly (methylvinylether/maleinsäure) beim Kontakt mit Urin unterschiedlicher Ionenstärken oder spezifischer Gewichte. Das Phänomen wird vollständig bei Falb et al., US-Patent 4 318 709, beschrieben, worin die verschiedenartigen Farbstoffe, die Polyelektrolyten und die zur Beobachtung der pKa-Änderung benötigten Puffer beschrieben sind. Das Patent von Falb et al. beschreibt grundlegend die heutigen Trockenphasen-Test-Streifen, die zur analytischen Untersuchung des spezifischen Gewichts von Urin eingesetzt werden. Diese Test-Streifen enthalten im allgemeinen einen Indikator-Farbstoff, der normalerweise einen Farbumschlag im neutralen pH-Bereich von etwa 6 bis etwa 8 erleidet, wie Bromthymolblau, und einen partiell neutralisierten Polyelektrolyten. Der pKa-Wert des partiell neutralisierten Polyelektrolyten nimmt mit der Zunahme der Ionenstärke des Urins ab. Das Gesamt-Ergebnis ist ein Abfall des pH-Wertes, und der Indikator Bromthymolblau ändert seine Farbe von Blaugrün über Grün nach Gelbgrün als Antwort auf die pH-Änderung, die durch die Erhöhung der Ionenstärke verursacht wird. Die Erhöhung der Ionenstärke einer wäßrigen Test-Probe hängt direkt mit einer Erhöhung des spezifischen Gewichts zusammen; der Farbumschlag des Indikators wird daher empirisch zu Werten des spezifischen Gewichts in Beziehung gesetzt. Dieses heutige Verfahren ermöglicht die Bestimmung spezifischer Gewichte auf einen Wert innerhalb von etwa 0,005.
Das Japanische Patent 61/155757 (1986) beschreibt die Verwendung eines Molybdat-Farbstoff-Komplexes und entweder eines chelatbildenden Mittels oder eines bestimmten Metall-Ions für eine analytische Untersuchung auf Protein in flüssigen Proben. Wie oben erörtert wurde, leidet das japanische Verfahren an einer schwerwiegenden Störung durch die Ionenstärke/das spezifische Gewicht, so daß Flüssigkeits-Proben mit demselben Protein- Gehalt, jedoch unterschiedlichen Ionenstärken/spezifischen Gewichten, unterschiedliche Protein-Analysenwerte ergeben. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedoch gezeigt worden, daß die bei Protein-Assays beobachtete Störung durch die Ionenstärke/das spezifische Gewicht bei einem Verfahren zur genauen analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts und anderer wäßriger Test-Proben ausgenutzt werden kann. überraschenderweise und unerwarteterweise liefert die Verwendung eines Molybdat-Farbstoff-Komplexes in einer Reagens- Zusammensetzung-zur Bestimmug des spezifischen Gewichts einer Test-Probe einen genaueren und vertrauenswürdigeren Assay des spezifischen Gewichts wäßriger Proben als die gegenwärtig in Trockenphasen-Test-Streifen angewandte Polyelektrolyt-Farbstoff- Methode. Außer zuverlässigen Assays des spezifischen Gewichts macht die vorliegende Erfindung schnelle Analysenergebnissse des spezifischen Gewichts verfügbar. Demgemäß wird ein Verfahren für genaue, reproduzierbare und vertrauenswürdige Assays des spezifischen Gewichts erzielt, das zu Hause oder im Laboratorium durchführbar ist, um im wesentlichen sofortige Analysenergebnisse des spezifischen Gewichts zu liefern.
Zur Erlangung der Vorteile, die das Verfahren der vorliegenden Erfindung bietet, muß die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht einen Molybdat-Farbstoff-Komplex als die Indikator-Komponente der Zusammensetzung enthalten. Im Gegensatz sowohl zum Stand der Technik als auch zu den gegenwärtig im Handel erhältlichen Assays des spezifischen Gewichts liefert die Einarbeitung des Molybdat-Farbstoff-Komplexes als Indikator-Komponente der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, sowohl visuell als auch instrumentell, eine verbesserte Farb-Auflösung und -Differenzierung des Farbumschlags, der bei der Wechselwirkung des Indikators mit der wäßrigen Test-Probe eintritt. Dementsprechend wird die Empfindlichkeit des Assays des spezifischen Gewichts erhöht, insbesondere bei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen, jedoch nahezu identischen spezifischen Gewichten.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung macht sich die Effekte der ionischen Komponenten der wäßrigen Test-Probe auf die Farbe zunutze, die zwischen einem Protein und einem Molybdat-Farbstoff-Komplex gebildet wird. Die Einarbeitung eines Molybdat- Farbstoff-Komplexes als Indikator-Komponente einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht ermöglicht, das spezifische Gewicht von Test-Flüssigkeiten genau und zuverlässig zu messen, so daß Werte des spezifischen Gewichts auf einen Betrag innerhalb von etwa 0,003 für wäßrige Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht zwischen etwa 1,000 und etwa 1,030, und auf einen Betrag innerhalb von etwa 0,005 für wäßrige Test- Proben mit einem spezifischen Gewicht zwischen etwa 1,030 und etwa 1,050 gemessen werden können. Wenn, wie zuvor beschrieben wurde, ein Polyelektrolyt mit den ionischen Komponenten einer Test-Probe in Wechselwirkung tritt, wird der scheinbare pKa-Wert des Polyelektrolyten geändert, der pH nimmt ab, und ein Farbumschlag in einem pH-Indikator findet statt. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung tritt jedoch der Molybdat-Farbstoff-Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in ähnlicher Weise mit den ionischen Komponenten der Test-Probe in Wechselwirkung, jedoch wird ein spektakulärerer Farbübergang erzielt. Aus diesem Grunde treten eine verbesserte EmPfindlichkeit des Assays des spezifischen Gewichts und eine verbesserte Farb-Auflösung und -Differenzierung zwischen Test-Proben unterschiedlicher spezifischer Gewichte bei der Wechselwirkung der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht mit ionischen Komponenten der Test-Probe auf, wodurch eine genauere Messung des spezifischen Gewichts der Test-Probe erreicht wird.
Im allgemeinen ist die Indikator-Komponente der in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzten Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht ein Komplex, der als Ergebnis einer Wechselwirkung zwischen einem Molybdat und einer Farbstoff-Verbindung gebildet worden ist. Es ist von primärer Bedeutung, daß der Molybdat-Farbstoff-Komplex zur Wechselwirkung mit den ionischen Komponenten der wäßrigen Test-Probe befähigt ist und befähigt ist, als Antwortreaktion auf die Wechselwirkung zwischen Molybdat-Farbstoff-Komplex und ionischen Komponenten einen nachweisbaren und meßbaren Farbübergang zu erleiden. Der in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht genutzte Molybdat-Farbstoff-Komplex muß vorzugsweise mit ionischen Bestandteilen der Test-Probe in Wechselwirkung treten, im Gegensatz zu irgendwelchen kompetitiven chemischen oder physikalischen Wechselwirkungen mit anderen Komponenten in der Test- Probe. Jegliche nennenswerten kompetitiven Wechselwirkungen könnten zu falschen und irrigen, das spezifische Gewicht der Test-Probe betreffenden Assays führen. Beispielsweise schließt eine passende Einstellung des pH-Wertes und Puf ferung der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht die Möglichkeit eines Farbumschlags, der wegen einer pH-Änderung auftritt, in allen Fällen außer denjenigen aus, in denen die Test-Probe hinreichend alkalisch ist, um die Wirkung der Puffer zu überwinden. Gemäß der Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung wird der pH-Wert des Molybdat-Farbstoff-Komplexes auf einen pH- Wert eingestellt und gepuffert, der geringfügig unterhalb des pH-Bereichs liegt, innerhalb dessen der Molybdat-Farbstoff- Komplex seine Farbe ändert, damit der Molybdat-Farbstoff-Komplex seinen maximalen Farbübergang erleidet und infolgedessen die Empfindlichkeit des Assays des spezifischen Gewichts am wesentlichsten erhöht und die Farbauflösung in der bemerkenswertesten Weise ändert. Aus diesem Grunde können Proben mit unterschiedlichen, jedoch nahezu identischen spezifischen Gewichten leichter und genauer differenziert und analytisch untersucht werden.
Weiterhin muß der in dem Molybdat-Farbstoff-Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingesetzte Farbstoff einen genügend intensiven Farbübergang erleiden, so daß die relativ niedrigen Konzentrationen der ionischen Komponenten, die normalerweise in einer Test-Probe mit niedrigem spezifischen Gewicht vorliegen, einen nachweisbaren und meßbaren Farbumschlag erzeugen. Beispielsweise können die Vorteile einer verbesserter Farbauflösung minimiert oder zunichte gemacht werden, wenn der Molybdat-Farbstoff-Komplex einen unzureichenden Farbübergang von einer ersten Farbe zu einer zweiten Farbe erleidet. Zur Erzielung des vollen Vorteils der vorliegenden Erfindung werden aus diesem Grunde die in dem Molybdat-Farbstoff- Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingesetzten Farbstoffe so ausgewählt, daß der Farbstoff eine genügende Farbänderung erleidet, entweder von einer intensiveren Farbe zu einer weniger intensiven Farbe oder von einer weniger intensiven Farbe zu einer intensiveren Farbe, um zu ermöglichen, daß der Analytiker entweder visuell oder instrumentell einen Farbumschlag nachweisen und das spezifische Gewicht der Test-Probe messen kann.
Es wurde gefunden, daß der mit dem größten Vorteil in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzte Farbstoff des Molybdat-Farbstoff-Komplexes ein Farbstoff des Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typs mit einer Struktur ähnlich derjenigen der Farbstoffe Brenzcatechin-Violett und Pyrogallol-Rot ist, die in den nachstehenden Strukturformeln I bzw. II veranschaulicht werden.
Geeignete Farbstoffe mit den polyhydroxy-substituierten Benzolen und einer Struktur vom Sulfonphthalein-Typ umfassen, neben Brenzcatechin-Violett und Pyrogallol-Rot, auch Brompyrogallol- Rot, Xylenol-Orange und Pyrogallolphtalein und deren Mischungen, jedoch ohne Beschränkung auf die genannten. In ähnlicher Weise können auch die Indikatoren vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ wie Pyrogallolphthalein, das in der Strukturformel III abgebildet ist, und o-Hydroxychinonphthalein in dem Verfahren und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Diese Farbstoffe vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ und vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ vermögen Metalloxide wie Molybdate und Phosphomolybdate komplex zu binden, können nach der Komplexbildung mit einem Metalloxid mit den ionischen Komponenten der Test-Probe in Wechselwirkung treten und sind befähigt, nach der Komplexbildung und anschließenden Wechselwirkung mit ionischen Komponenten der Test-Probe einen genügenden Farbübergang zu erleiden, um die visuelle und/oder instrumentelle Messung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe zu erlauben. In Abhängigkeit von mehreren chemischen und physikalischen Parametern, wie der Fähigkeit, mit den ionischen Komponenten der Test-Probe in Wechselwirkung zu treten, der Farbe der Test-Probe, der Intensität des Farbübergangs und chemischer Verträglichkeiten wird ein spezieller Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein- Typ zur Komplexbildung mit dem Molybdat oder Phosphomolybdat ausgewählt, um die Indikator-Komponente der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht zu bilden.
Der genaue, als Farbstoff-Verbindung der Molybdat-Farbstoff- Komplex-Komponente der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht ausgewählte Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ kann vom Fachmann auf dem Gebiet der Entwicklung von Test-Kits bestimmt werden, um einen Assay des spezifischen Gewichts mit maximaler visueller Farb-Auflösung und maximaler Empfindlichkeit herzustellen. Die in der Molybdat-Farbstoff-Komplex-Verbindung der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht benutzten Farbstoffe vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ können nach Verfahrensweisen hergestellt werden, die Fachleuten wohlbekannt sind. Weiterhin sind mehrere Farbstoff-Komponenten, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, wohlbekannte Indikator- Farbstoffe, die gegenwärtig im Handel erhältlich sind.
Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung muß der Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ mit einem Molybdat-Salz kombiniert werden, um die Molybdat-Farbstoff-Komplex-Indikator-Komponente der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht zu bilden. Das in dem Molybdat-Farbstoff-Komplex benutzte Molybdat-Salz unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Das Molybdat-Salz muß jedoch eine genügende Wasserlöslichkeit haben, daß das Molybdat-Salz zur Komplex-Bildung mit dem Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ gelöst werden kann. Weiterhin wird bevorzugt, so daß das in der vorliegenden Erfindung benutzte Molybdat-Salz im wesentlichen farblos ist, um Assay-Störungen infolge eines stark gefärbten Molybdat-Kations zu vermeiden. Zu Molybdat-Salzen, die eine hinreichende Wasser-Löslichkeit zeigen, um eine Komplex- Bildung mit dem Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein- Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ zu erlauben, zählen, jedoch ohne Beschränkung auf die genannten, Ammoniummolybdat, Natriummolybdat, Bismutmolybdat, Cadmiummolybdat, Calciummolybdat, Lithiummolybdat, Magnesiummolybdat, Kaliummolybdat, Strontiummolybdat, Zinkmolybdat, Alkylammonium- oder Hydroxyalkylammoniummolybdate, Dialkylammonium- oder Di(hydroxyalkyl)ammoniummolybdate, Trialkylammonium- oder Tri(hydroxyalkyl)ammoniummolybdate und Ammoniumphosphomolybdate oder Kombinationen aus diesen.
Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die für die Komplex-Bildung mit dem Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein- Typ verwendeten bevorzugten Molybdat-Salze die hochgradig wasserlöslichen Molybdat-Salze und diejenigen Molybdat-Salze, die farblose, nicht-komplexbildende und nicht-störende Metall- und Ammonium-Kationen enthalten. Zur Erzielung des vollen Vorteils der vorliegenden Erfindung werden Ammoniummolybdat, Kaliummolybdat, Natriummolybdat, Lithiummolybdat, Strontiummolybdat, Ammoniumphosphomolybdat und die alkyl- oder hydroxyalkylsubstituierten Ammoniummolybdate oder Kombinationen aus diesen als Molybdat-Salz zur Bildung des Molybdat-Farbstoff- Komplexes der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht muß außer dem Farbstoff und dem Molybdat-Salz auch eine genügende Menge eines Proteins enthalten. Es ist gezeigt worden, daß ein Molybdat-Farbstoff-Komplex sich an ein Protein binden und einen Farbübergang erleiden kann. Der Farbübergang kann mit dem Protein-Gehalt einer Test-Probe korreliert werden. Weiterhin wurde gezeigt, wie aus dem folgenden deutlich wird, daß die Protein-Bestimmung unter Verwendung eines Molybdat-Farbstoff- Komplexes von der Ionenstärke oder dem spezifischen Gewicht der Test-Probe abhängt. Wenn beispielsweise die Ionenstärke der Test-Probe zunimmt, nimmt die Bindung zwischen dem Protein und dem Molybdat-Farbstoff-Komplex ab, und infolgedessen ist der Farbübergang nicht ebenso intensiv. Als Ergebnis liefert eine Probe mit einem niedrigeren spezifischen Gewicht einen größeren Farbübergang als eine Probe mit dem gleichen Protein-Gehalt, jedoch einem höheren spezifischen Gewicht. Aus diesem Grunde wird eine relativ große Menge Protein in die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung eingearbeitet, um eine hinreichende Bindung zwischen dem Molybdat-Farbstoff-Komplex und dem Protein sicherzustellen und auch jegliche Störungen zu eliminieren, die eine relativ kleine Menge Protein in der Test-Probe verursachen könnte.
Die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung muß auch ein chelatbildendes Mittel enthalten, um eine genügende Farb-Differenzierung zwischen Test- Proben mit unterschiedlichen, jedoch nahezu identischen spezifischen Gewichten verfügbar zu machen. Es wurde gefunden, daß dann, wenn das chelatbildende Mittel fortgelassen wird, der aus der Wechselwirkung zwischen der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht und den ionischen Komponenten der Test- Probe resultierende Farbübergang nicht genügend differenziert werden kann für Test-Proben, deren spezifische Gewichte sich innerhalb eines Bereich von 0,005 voneinander befinden. Aus diesem Grunde muß zur Erzielung der neuen und unerwarteten Ergebnisse der vorliegenden Erfindung ein chelatbildendes Mittel wie Weinsäure oder Oxalsäure in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthalten sein.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete chelatbildende Mittel unterliegt keinen besonderen Beschränkungen; gewöhnlich werden organische chelatbildende Mittel wie eine chelatbildende Dicarbonsäure oder eine chelatbildende Polycarbonsäure oder wie die polycarboxylierten chelatbildenden Mittel vom Aminosäure-Typ wie Ethylendiamintetraessigsäure meistbevorzugt eingesetzt. Zu geeigneten chelatbildenden Mitteln für eine Verwendung in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung zählen, jedoch ohne Beschränkung auf die genannten, Weinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Gluconsäure, N-(Hydroxyethyl)ethylendiaminotriessigsäure (HEEDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA), Diethylentriaminopentaessigsäure (DTPA), Aminotris(methylenphosphonsäure), Hydroxyethylidendiphosphonsäure, Hexamethylendiamintetra(methylenphosphonat), Ethylendiamindiessigsäure (EDDA), Iminodiessigsäure (IDA), Nitrilopropionsäure (NTP), Hydroxyethyliminodiessigsäure (HIDA), Pyrophosphorsäure, -Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure, Tripolyphosphorsäure, Hexametaphosphorsäure und Metaphosphorsäure oder Kombinationen aus diesen. Das chelatbildende Mittel kann der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in Form der freien Säure oder in Form eines wasserlöslichen Salzes zugesetzt werden, etwa des Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium-, eines alkylsubstituierten Ammonium- oder eines hydroxyalkylsubstituierten Ammonium-Salzes. Das chelatbildende Mittel wird zu der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in einer Menge hinzugefügt, die im Bereich von etwa 0,1 g bis etwa 2,0 g auf 100 dl der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht liegt. Es wurde gefunden, daß innerhalb dieses Bereichs das chelatbildende Mittel in genügender Menge vorhanden ist, um zu helfen, eine genügende Farb-Differenzierung zwischen Test- Proben verfügbar zu machen, die unterschiedliche, jedoch nahezu identische spezifische Gewichte haben.
Ein Komplex aus einem Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ und einem geeigneten Molybdat-Salz wird als Indikator-Komponente einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht benutzt, die auch eine genügende Menge eines Proteins und ein chelatbildendes Mittel in einem verbesserten Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Urin oder anderen flüssigen Test- Proben enthält. Es wird demonstriert, daß die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung mit den ionischen Komponenten oder Elektrolyten der Test- Probe in Wechselwirkung tritt, um einen entweder visuell oder durch ein Instrument differenzierbaren und meßbaren Farbübergang zu erzeugen. Die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung kann, zusätzlich zu dem Molybdat-Farbstoff-Komplex, dem chelatbildenden Mittel und dem Protein auch eine genügende Menge eines passenden Puffers erfordern, so daß der Molybdat-Farbstoff-Komplex die Farbe nicht aufgrund einer pH-Verschiebung ändert, sondern die Farbe beim Kontakt und der Wechselwirkung mit den ionischen Komponenten der Test-Probe ändert, um das spezifische Gewicht der Test-Probe zu ermitteln.
Weiterhin ist gezeigt worden, daß irgendeiner von verschiedenen bekannten Puffer-Typen in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Funktion des Puffers besteht darin, die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht auf einem im wesentlichen konstanten pH-Wert zu halten, um den gewünschten Farbübergang in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht wegen der Anwesenheit ionischer Komponenten in der Test-Probe zu erzeugen und im wesentlichen Farbübergänge auszuschalten, die auf einer Variation des pH-Wertes in der Test-Probe beruhen. Demzufolge hängt die Menge des in die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingearbeiteten Puffers von der Natur der Test-Probe ab. Die Menge des Puffers fällt gewöhnlich in den Bereich zwischen etwa 100 millimolar (mM) und etwa 500 millimolar, wenngleich in besonderen Fällen die Menge des Puffers oberhalb oder unterhalb dieses Bereichs liegen kann. Die Natur des eingesetzten Pufers hängt ab von der Natur des in die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingearbeiteten Molybdat-Farbstoff-Komplexes und variiert mit diesem. Es wurde jedoch gefunden, daß zur Erzielung optimaler Ergebnisse der pH-Wert der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht im allgemeinen auf einem pH- Wert gehalten werden sollte, der nur geringfügig unterhalb des pH-Bereichs liegt, in dem der Molybdat-Farbstoff-Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht einen Farbübergang erleidet, d.h. im pH-Bereich von 2 bis 4 und vorzugsweise im Bereich von 2 bis ungefähr 3. Eine Verfahrensweise der Bestimmung eines geeigneten gepufferten pH-Wertes für die speziellen Indikator-Farbstoffe der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht und der Bestimmung des speziellen Puffers, der in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingesetzt werden kann, ist bei Keston, US-Patent 3 485 587, zu finden.
Die Test-Probe kann bereits einen Puffer des passenden Typs und in der passenden Menge enthalten, um die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht auf einem konstanten pH-Wert zu halten, oder die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht kann gegen pH-Änderungen umempfindlich sein. Weiterhin kann in manchen Fällen auch das in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eingesetzte chelatbildende Mittel als Puffer dienen. In solchen Fällen können der Molybdat-Farbstoff-Komplex, das chelatbildende Mittel und das Protein die einzigen aktiven Bestandteile in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht sein. Es ist jedoch ausdrücklich festzuhalten, daß wahlfreie Bestandteile wie etwa Tenside, die die Natur und die Funktion des Molybdat-Farbstoff-Komplexes, des chelatbildenden Mittels, des Proteins und/oder des Puffers nicht materiell ändern und die den Assay des spezifischen Gewichts nicht stören, auch in der Reagens-Zusammensetzung auf das spezifische Gewicht enthalten sein können. In gleicher Weise zählen zu solchen nicht-essentiellen Bestandteilen Polymere, Weichmacher und nicht-aktive Hintergrund-Farbstoffe.
Beim Kontakt mit dem Urin oder einer anderen wäßrigen Test-Probe erleidet der Molybdat-Farbstoff-Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht einen Farbübergang und enthüllt das spezifische Gewicht der Test-Probe. Die Intensität und der Grad des Farbübergangs können benutzt werden, um das spezifische Gewicht der Test-Probe durch Vergleichen oder Korrelieren der von der Test-Probe erzeugten Farbe mit Farben zu bestimmen, die von Lösungen mit bekanntem spezifischen Gewicht erzeugt wurden. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird demonstriert, daß die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht einen hinreichend aufgelösten und differenzierten Farbübergang liefert, so daß das spezifische Gewicht der Test-Probe auf einen Betrag innerhalb von etwa 0,003 für Test- Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,000 bis etwa 1,030, und auf einen Betrag innerhalb von etwa 0,005 für Test- Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,030 bis etwa 1,050 ohne Einsatz von Farbmeßinstrumenten wie Spektralphotometern oder Kolorimetern gemessen und genau bestimmt werden können. Gewünschtenfalls können jedoch solche die Färbung messenden Instrumente benutzt werden, um die Differenz des Grades und der Intensität der Farbe zwischen der Test-Probe und einer Löung mit bekanntem spezifischen Gewicht zu messen.
Demgemäß verbessert die Verfahrensweise der analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer geeignet gepufferten, einen Molybdat- Farbstoff-Komplex, ein chelatbildendes Mittel und ein Protein enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Assays des spezifischen Gewichts und erhöht auch das Vertrauen des Arztes in den Assay des spezifischen Gewichts. Wegen der Zahl der Urin- Assays des spezifischen Gewichts, die durch den nicht ausgebildeten Patienten zu Hause durchgeführt werden, im Gegensatz zu ausgebildeten Ärzten oder Technikern im Laboratorium, ist es außerdem zwingend geboten, genaue und zuverlässige Assay- Methoden für das spezifische Gewicht von Urin und Serum bereitzustellen.
Im allgemeinen werden Assays des spezifischen Gewichts bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert und unter Verwendung eines Indikator-Farbstoffs durchgeführt, der einen Farbübergang bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert als Antwortreaktion auf eine pKa-Änderung und eine pH-Abnahme in einem Polyelektrolyten erleidet. Gemäß dem Verfahren und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung findet eine gesteigerte Wechselwirkung zwischen dem Molybdat-Farbstoff-Komplex, dem chelatbildenden Mittel und dem Protein der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht wegen einer starken Anziehung zwischen dem positiv geladenen kationischen Protein-Molekül und dem negativ geladenen anionischen Indikator-Farbstoff-Molekül bei niedrigen pH-Werten statt, zusäzlich auch deshalb, weil die sauren Bedingungen dazu dienen, das Protein partiell zu denaturieren, und dadurch die Fähigkeit des Proteins erhöhen, mit dem Indikator- Farbstoff in Wechselwirkung zu treten. Aus diesem Grunde wird die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht auf einen sauren pH-Wert eingestellt und auf diesem gehalten. Der pH-Wert des Systems wird auf einen Wert zwischen 2,0 und 4,0 eingestellt und auf diesem gehalten und zur Erzielung des vollen Vorteils der vorliegenden Erfindung auf einen Wert zwischen 2,0 und 3,0 eingestellt und auf diesem gehalten.
Zur Demonstration der neuen und unerwarteten Ergebnisse, die durch das Verfahren und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erzielt werden, wurde eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht hergestellt, die einen zwischen Ammoniummolybdat und dem Farbstoff des Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typs, Brenzcatechin-Violett, gebildeten Komplex umfaßte, und dann in einem Trockenphasen-Assay des spezifischen Gewichts einer Test-Probe eingesetzt. Außer dem Molybdat-Brenzcatechin-Violett-Komplex enthält die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht Albumin als das Protein, das sich an den Molybdat-Farbstoff-Komplex bindet und die störenden Effekte von etwa in der Test-Probe vorhandenen Proteinen maskiert, und Weinsäure als chelatbildendes Mittel. Die Zusammensetzung des Reagens auf das spezische Gewicht wird auf einen pH-Wert von ungefähr 2,5 eingestellt und auf diesem gehalten. Die wäßrige Lösung von Molybdat-Brenzcatechin-Violett-Komplex, Albumin und Weinsäure ist von dunkelblauer Farbe, und nach ihrer Einarbeitung in eine geeignete Träger-Matrix ändert sich ihre Farbe nach dem Kontakt und der Wechselwirkung mit Test-Proben mit zunehmendem spezifischen Gewicht von Blau nach Gelb. Als Ergebnis erzeugte eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, die die geeigneten Mengen eines Molybdats, wie Ammoniummolybdat, eines Farbstoffs, wie Brenzcatechin- Violett, eines chelatbildenden Mittels, wie Weinsäure, und eines Proteins, wie Albumin, enthielt und mit einem geeigneten Puffer auf einen geeigneten pH-Wert eingestellt und auf diesem gehalten worden war, nach dem Einarbeiten in eine geeignete Träger-Matrix bei Kontakt und Wechselwirkung mit Standardlösungen mit den folgenden spezifischen Gewichten die in der TABELLE I zusammengefaßten Farbübergänge. TABELLE I Farbübergänge von Ammoniummolybdat-Brenzcatechin-Violett-Komplex-Zusammensetzungen des Reagens auf das spezifische Gewicht bei Wechselwirkung mit Standard-Lösungen (pH = 2,5) Spezifisches Gewicht der Standard-Lösung Beobachtete Färbung Dunkelblau Blau Blaugrün Grün Hellgrün Gelbbraun Gelb
Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung erlaubt die durch den Einsatz des Molybdat-Brenzcatechin-Violett-Komplexes erzielte verbesserte Farbauflösung nicht nur die Messung spezifischer Gewichte, sondern auch die Differenzierung zwischen spezifischen Gewichten, die sich um nur 0,003 Einheiten unterscheiden, wie etwa 1,000, 1,003 und 1,005, über den Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,000 bis etwa 1,030 und von spezifischen Gewichten, die sich um nur 0,005 Einheiten unterscheiden, über den Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,030 bis etwa 1,050. Im Gegensatz dazu sind die Methoden des Standes der Technik, die einen Indikator-Farbstoff zur Bestimmung des spezifischen Gewichts verwenden, wegen ungenügender Farb-Auflösung nicht in der Lage, zwischen spezifischen Gewichten zu differenzieren, die sich um weniger als etwa 0,005 unterscheiden, und sie ergeben nur eine minimale Differenzierung zwischen spezifischen Gewichten, die sich um nur etwa 0,005 unterscheiden. Gemäß dem Verfahren und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine erhöhte Empfindlichkeit des Assays erreicht, wie etwa bis hinab auf 0,003, um letztlich genauere und aussagekräftigere Assay-Ergebnisse zu erhalten.
Zur Durchführung eines Trockenphasen-Test-Streifen-Assays gemäß dem Verfahren der Vorliegenden Erfindung wird zuerst die Zusammensetzung des Reagens auf das Spezifische Gewicht hergestellt. Beispielsweise wird ein Reagens-System auf das Spezifische Gewicht dadurch hergestellt, daß 0,010 g (0.026 mmol) Brenzcatechin-Violett, 0,015 g (0,0765 mmol) Ammoniummolybdat, 0,300 g Human-Serumalbumin, 0,250 g Weinsäure und 0,750 g Glycin in einer ausreichenden Menge (etwa 70 bis 80 ml) destilliertem Wasser gelöst werden. Der pH-Wert der wäßrigen Lösung wird mit einer wäßrigen Lösung von Hydrogenchlorid (HCl) titriert, um den pH-Wert auf 2,5 einzustellen. Die Lösung mit dem eingestellten pH-Wert wird in einen 100 ml-Meßkolben überführt, und das Gesamt-Volumen wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml eingestellt. Die fertige Lösung enthält eine 0,26 mM (millimolare) Konzentration von Brenzcatechin-Violett und eine 0,76 mM Konzentration von Molybdat. Die Menge von 0,75 g Glycin wurde der Zusammensetzung des Reagens auf das Spezifische Gewicht zugesetzt, um als Puffer zu dienen, und die Menge von 0,250 g Weinsäure wurde zugesetzt, um als chelatbildendes Mittel zu dienen. Außerdem können zunehmende Mengen des Puffers, Glycin, etwa bis zu 1,875 g auf 100 ml der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht oder bis zu etwa 250 mM (millimolar), hinzugefügt werden, um einen stärkeren Pufferungs-Effekt herbei zuführen.
Weiterhin wurde auch gefunden, daß zusätzlich zu dem in dem vorstehenden Beispiel verwendeten Glycin-Puffer, der pH-Wert dadurch auf einem im wesentlichen konstanten Niveau aufrechterhalten werden kann, daß irgendein geeigneter Puffer, wie etwa Malonat, Lactat, Succinat, Phthalat, Citrat, Dichloracetat, Sulfosalicylat, Tartrat, Oxalat, Phosphate, Acetate, Natriumchlorid/Salzsäure, Piperazin-N,N'-bis(2-hydroxypropan)sulfonsäure (POPSO), N-2-Hydroxyethylpiperazin-N'-2-ethansulfonsäure (HEPES), 3-N-(tris-hydroxymethyl)methylamino-2-hydroxypropansulfonsäure (TAPSO), 2-{[Tris-(hydroxymethyl)methyl]amino}ethansulfonäsure (TES) oder andere geeignete Puffer, wie sie in der Fachwelt wohlbekannt sind, verwendet wird. In ähnlicher Weise zählen neben der als chelatbildendes Mittel in dem vorstehenden Beispiel eingesetzten Weinsäure zu anderen geeigneten chelatbildenden Mitteln 0xalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder andere geeignete chelatbildende Mittel, wie sie in der Fachwelt wohlbekannt sind. Weiterhin können in manchen Fällen der Puffer und das chelatbildende Mittel dieselbe Verbindung sein, wie etwa Oxalsäure oder Weinsäure.
Außerdem müssen das spezielle Molybdat und der spezielle Farbstoff vom Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Typ oder vom Polyhydroxybenzolphthalein-Typ, die in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthalten sind, nicht notwendigerweise in einem Stoffmengen-Verhältnis ("Mol-Verhältnis") Farbstoff zu Molybdat von ungefähr 0,33 bis 1 anwesend sein, wie es in dem vorhergehenden Beispiel vorliegt. Wie im folgenden ausführlicher erörtert wird, wird durch Erhöhen der Stoffmenge des Farbstoffs und damit durch Erhöhen des Farbstoff-zu-Molybdat-Verhältnisses der Protein-Assay dahingehend empfindlicher gegenüber den spezifischen Gewichten der Test-Probe, daß Farb- Differenzierungen zwischen den spezifischen Gewichten der Test- Probe, die sich um nur 0,003 Einheiten unterscheiden, leichter aufgelöst werden. Es wurde jedoch gefunden, daß ein Stoffmengen- Verhältnis des Farbstoffs zu dem Molybdat innerhalb eines Bereichs von 0,1 : 1 bis 10 : 1, und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von etwa 0,25 : 1 bis etwa 5 : 1, die vollen Vorteile und Vergünstigungen der vorliegenden Erfindung verfügbar macht.
Außerdem wurde gefunden, daß die Menge des zu der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht hinzugefügten Proteins wenigstens 300 mg Protein auf 100 ml der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht (= 300 mg/dl) oder wenigstens 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, betragen sollte. Die Einbeziehung eines Proteins, wie Albumin, in Mengen von etwa 300 mg/dl bis zu etwa 500 mg/dl in die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht stellt sicher, daß der Molybdat-Farbstoff-Komplex in Wechselwirkung mit den ionischen Komponenten der Test-Probe tritt und auf diese anspricht, und nicht auf das Albumin, das in der Probe vorhanden sein könnte.
Eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, die den oben beschriebenen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthält. kann in Trockenphasen-Testkissen-Assays auf das spezifische Gewicht eingesetzt werden. Der Trockenphasen-Testkissen-Assay auf das spezifische Gewicht, der die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht benutzt, wird entsprechend Methoden durchgeführt, die in der Fachwelt wohlbekannt sind. Im allgemeinen wird der Assay auf das spezifische Gewicht in der Weise durchgeführt, daß der Urin oder eine andere Test-Probe mit einer Analyten-Nachweis-Vorrichtung in Kontakt gebracht wird, die die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthält. Die Analyten-Nachweis-Vorrichtung kann in die Test-Probe eingetaucht werden, oder die Test-Probe kann auf die Analyten-Nachweis-Vorrichtung tropfenweise aufgebracht werden. Die resultierende Farbänderung der Analyten-Nachweis-Vorrichtung enthüllt das spezifische Gewicht der Test-Probe, und bei entsprechendem Design kann der resultierende Farbübergang mit einer standardisierten Farbkarte verglichen werden, um ein Meßergebnis des spezifischen Gewichts des Urins oder der Test-Probe zu erhalten.
Typischerweise ist die Analyten-Nachweis-Vorrichtung ein Test- Streifen, der mit einer Reagens-Zusammensetzung imprägniert ist, der entweder als Einzelkissen-Test-Streifen konzipiert ist (um nur einen Assay eines einzigen Analyten vorzunehmen), oder als Mehrfachkissen-Test-Streifen (um Assays mehrerer Analyten simultan vorzunehmen). Für beide Typen des mit dem Reagens imprägnierten Test-Streifens umfaßt der Test-Streifen einen Träger- Streifen oder Handgriff, der normalerweise aus einem hydrophoben Kunststoff gefertigt wird, und ein Reagens-Test-Kissen, das eine saugfähige oder eine nicht-saugfähige Träger-Matrix umfaßt. Im allgemeinen ist die Träger-Matrix ein absorbierendes Material, das der Test-Probe ermöglicht, infolge von Kapillarkräften sich durch die Matrix hindurchzubewegen, um mit der Reagens- Zusammensetzung in Berührung zu gelangen und einen nachweisbaren und meßbaren Farbübergang zu erzeugen.
Die Träger-Matrix kann irgendeine beliebige Substanz sein, die zur Einarbeitung der chemischen Reagentien befähigt ist, die zur Durchführung des interessierenden Assays erforderlich sind, solange die Träger-Matrix im wesentlichen inert in bezug auf die chemischen Reagentien ist und den Urin oder andere Test-Proben nicht verunreinigt, entweder durch Extraktion von die Träger- Matrix ausmachenden Komponenten durch die Test-Probe oder durch nennenswerte Veränderung des Urins oder der Test-Probe in einer Weise, daß sie die nachfolgenden Assays nicht beweiskräftig, ungenau oder zweifelhaft macht. Die Träger-Matrix muß auch porös und/oder absorptionsfähig in bezug auf die flüssige Test-Probe sein. Der Ausdruck "Träger-Matrix" bezeichnet entweder saugfähige oder nicht-saugfähige Matrices, die in Wasser und anderen physiologischen Flüssigkeiten unlöslich sind und ihre strukturelle Unversehrtheit behalten, wenn sie der Einwirkung von Wasser und anderen physiologischen Flüssigkeiten ausgesetzt werden. Zu solchen saugfähigen Matrices zählen Filterpapier, Schwammaterialien, Cellulose, Holz, gewebte und nicht-gewebte Textilerzeugnisse und dergleichen. Zu nicht-saugfähigen Matrices gehören Glasfasern, polymere Folien und vorgeformte oder mikroporöse Membranen. Zu anderen geeigneten Träger-Matrices zählen hydrophile anorganische Pulver wie Silicagel, Aluminiumoxid, Diatomeenerde und dergleichen; lehmhaltige Substanzen; Tuch; hydrophile natürliche polymere Stoffe, insbesondere celluloseartiges Material wie Cellulose-Perlen und insbesondere faserhaltige Papiere wie Filterpapier oder Chromatographiepapier; synthetische oder modifizierte, natürlich vorkommende Polymere wie Celluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polyacrylamid, Polyacrylate, Polyurethane, vernetztes Dextran, Agarose und andere solche vernetzte und unvernetzte wasserunlösliche hydrophile Polymere. Hydrophobe und nicht-absorptionsfähige Substanzen sind nicht für eine Verwendung als Träger-Matrix der vorliegenden Erfindung geeignet. Die Träger-Matrix kann aus unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen bestehen oder ein Gemisch chemischer Zusammensetzungen sein. Die Matrix kann auch hinsichtlich ihrer Glätte oder Rauhigkeit, kombiniert mit Härte oder Weichheit, variieren. In jedem Fall muß die Träger-Matrix jedoch ein hydrophiles oder absorptionsfähiges Material enthalten. Der Handgriff wird gewöhnlich aus hydrophoben Materialien wie Celluloseacetat, Poylethylenterephthalat, Polycarbonat oder Polystyrol gebildet, und die Träger-Matrix wird am vorteilhaftesten aus saugfähigem Filterpapier oder aus nicht-saugfähigen durchlässigen polymeren Folien hergestellt.
Zur Erlangung des vollen Vorteils der vorliegenden Erfindung wird mit der den Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht eine geeignete Träger-Matrix getränkt, die dann in einem Trockenphasen-Test-Streifen für den Assay des spezifischen Gewichts einer wäßrigen Test-Probe benutzt wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt einen wirtschaftlichen, genauen und zuverlässigen Assay für das spezifische Gewicht wäßriger Test- Proben zur Verfügung, der zu Hause oder im Laboratorium durchgeführt werden kann. Außerdem erlaubt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Differenzierung und Messung der spezifischen Gewichte von Test-Proben, die weitestgehend identisch ist, wie etwa spezifische Gewichte, die nur um 0,003 Einheiten voneinander verschieden sind, und macht dadurch den Assay des spezifischen Gewichts klinisch nutzbringender.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird zur Durchführung eines Trockenphasen-Test-Streifen-Assays auf das spezifische Gewicht zuerst die oben beschriebene wäßrige Lösung hergestellt, die eine Gesamt-Konzentration von etwa 0,2 mM bis etwa 2 mM eines Molybdat-Farbstoff-Indikators, etwa des Molybdat-Brenzcatechin-Violett-Indikators, enthält und etwa 0,2 bis etwa 0,5 Gew./Vol.-% eines Proteins, wie etwa Albumin, als Gewicht des Proteins bezogen auf das Volumen der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht < d.h. g/dl), enthält und auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt und gepuf fert wird. Eine saugfähige Matrix wie Filterpapier, etwa WHATMAN CCP500-Filterpapier, im Handel erhältlich von Whatman Ltd., Maidstone, Kent, U.K., wird dann mit der wäßrigen Lösung der den Molybdat-Farbstoff-Komplex-Indikator und das Proten enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht dadurch gesättigt und imprägniert, daß die wäßrigen Lösungen durch Ausbreiten, Eintauchen oder Besprühen auf Bogen oder vorher zurechtgeschnittene Streifen des Filterpapiers aufgebracht werden. Nach Entfernen des wäßrigen Lösungsmittels durch etwa 15 bis 20 min Trocknen in einem Ofen bei etwa 50 ºC wird das mit der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht imprägnierte Filterpapier auf eine geeignete Größe zugeschnitten, etwa eines Kissens mit Abmessungen von etwa 0,25 cm × etwa 0,25 cm bis von etwa 1,0 cm × etwa 1,0 cm. Das mit der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht imprägnierte Filterpapier wird dann mit einem doppelseitigen Klebeband an einem lichtundurchlässigen oder lichtdurchlässigen Handgriff aus einem hydrophoben Kunststoff befestigt.
Der resultierende Test-Streifen wurde dann eine ausreichende Zeit in eine frische, nicht zentrifugierte Urin-Probe getaucht, um das Test-Kissen mit der Probe zu sättigen. Nach dem Verstreichenlassen einer vorher festgelegten Zeit, etwa 1 min bis etwa 2 min, wird der Test-Streifen entweder visuell oder mittels eines Instruments auf eine Antwortreaktion untersucht. Der Farbübergang des Test-Kissen enthüllt das spezifische Gewicht der Urin-Probe.
Weiterhin liegt es gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung gut im Rahmen der experimentellen Techniken von Fachleuten auf dem Gebiet der Herstellung von Test- Vorrichtungen, den angemessenen Ausgleich zwischen der Größe des Reagens-Kissens, der Stärke der Imprägnierungs-Lösung der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, der Identität und der Menge des Molybdat-Farbstoff-Komplexes, des chelatbildenden Mittels, des Proteins und des Puffers in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, der Menge der Test-Probe und der Verfahrensweise des Einführens der Test-Probe in den Test-Streifen, etwa durch Pipettieren an Stelle des Eintauchens zu bestimmen, um solche nachweisbaren und differenzierbaren Farbübergänge zu erzeugen, daß ein Vergleich, entweder visuell und/oder mittels eines Instruments, mit Farbstandards möglich ist, die sich von Lösungen bekannten spezifischen Gewichts ableiten.
In vielen Fällen liefert die einfache visuelle Beobachtung des Test-Streifens die gewünschte Information. Wenn eine genauere Information erforderlich ist, kann eine Farbkarte, die verschiedenen Standard-Werten der spezifischen Gewichte entsprechende Farbfelder trägt, für den speziellen, in dem Test- Streifen verwendeten Molybdat-Farbstoff-Komplex der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht hergestellt werden. Die resultierende Färbung des Test-Streifens nach dem Kontakt mit der Urin-Probe kann dann mit den Farbfeldern auf der Karte verglichen werden, um das spezifische Gewicht der Test- Probe zu bestimmen.
Wenn eine noch genauere Bestimmung erforderlich ist, kann ein Spektralphotometer oder ein Kolorimeter eingesetzt werden, um den Grad des Farbübergangs präziser zu bestimmen. Außerdem kann der Trockenphasen-Reagens-Streifen-Assay durch Anwendung spektralphotometrischer oder kolorimetrischer Techniken, im Gegensatz zu visuellen Techniken, quantitativ gemacht werden, um den Grad des Farbübergangs zuverlässiger und genauer zu messen und dadurch das spezifische Gewicht der Test-Probe genauer zu messen.
Die Fähigkeit der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, spezifische Gewichte zu messen und zwischen spezifischen Gewichten zu differenzieren, die sich im Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,000 bis etwa 1,030 um nur 0,003 Einheiten unterscheiden und im Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,030 bis etwa 1,050 um nur 0,005 Einheiten unterscheiden, macht, wie ausführlicher im folgenden erörtert wird, überraschenderweise und unerwarteterweise ein verbessertes Verfahren zur analytischen Untersuchung wäßriger Test-Proben auf das spezifische Gewicht verfügbar. Beispielsweise erfordert gemäß den heutigen Methoden die genaue Messung des spezifischen Gewichts von Urin eine Laboratoriums-Technik, die teuer und zeitaufwendig ist. Dementsprechend stand bis zu der Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung keine Trockenphasen-Reagens- Streifen-Technik zur Verfügung, um spezifische Gewichte von Urin, die nur um ungefähr 0,002 voneinander verschieden sind, genau zu messen und zwischen diesen zu differenzieren. Dementsprechend wird gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung demonstriert, daß durch Imprägnieren einer geeigneten Träger-Matrix mit der einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der genaue und zuverlässige Assay des spezifischen Gewichts einer Urin-Probe durch einen Trockenphasen-Test-Streifen gewonnen werden kann.
Zur Demonstration der neuen und unerwarteten Ergebnisse, die durch den Einsatz der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung zur Differenzierung und Messung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe entstehen, wurden Farb-Raum-Darstellungen angefertigt von Assays des spezifischen Gewichts unter Benutzung von Trockenphasen- Test-Streifen mit einer Filterpapier-Matrix, die mit einer einen Molybdat-Farbstoff-Komplex enthaltenden Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht imprägniert wurde. Die Farb- Raum-Darstellungen wurden erhalten durch In-Berührung-Bringen von standardisierten Lösungen bekannter spezifischer Gewichte mit Trockenphasen-Test-Streifen mit einer Filterpapier-Träger- Matrix, die mit der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht imprägniert wurde.
Im allgemeinen enthält eine Farb-Raum-Darstellung drei Achsen, die L*-, A*- und B*-Achse. Die auf der vertikalen Achse aufgetragenen Werte von L* sind ein Maß für die Intensität der Farbe, wobei ein großer Wert von L* eine helle Farbe bezeichnet und L* = 0 eine vollständig schwarze Farbe bezeichnet. Die horizontale A*-Achse ist ein Maß für den Farbübergang von Grün nach Rot, wobei der Wert A* umso positiver ist, je stärker rot die Farbe ist, und analog der Wert A* umso negativer ist, je stärker grün die Farbe ist. In ähnlicher Weise ist die dritte Achse, B*, ein Maß für den Farbübergang von Blau nach Gelb, wobei der Wert B* umso größer ist, je stärker gelb die Farbe ist, und analog der Wert B* umso kleiner ist, je stärker blau die Farbe ist.
Die Farb-Raum-Differenz (ΔE) wird aus der folgenden Gleichung (Gleichung 1) berechnet: (Gleichung 1)
worin
L&sub1;*,A&sub1;* und B&sub1;* die für eine erste standardisierte Lösung mit einem bekannten spezifischen Gewicht bestimmten Farb-Raum-Werte sind;
L&sub2;*,A&sub2;* und B&sub2;* die für eine zweite standardisierte Lösung mit einem bekannten spezifischen Gewicht, die ein spezifisches Gewicht hat, das von dem der ersten standardisierten Lösung verschieden ist, bestimmten Farb-Raum-Werte sind; und ΔE die Farb-Raum-Differenz zwischen den Werten der Auftragung des Farb-Raumes der ersten standardisierten Lösung mit dem bekannten spezifischen Gewicht und der zweiten standardisierten Lösung mit dem bekannten spezifischen Gewicht ist.
Die Farb-Raum-Differenz (ΔE) ist der geradlinige Abstand zwischen zwei Punkten in der dreidimensionalen Darstellung des Farb-Raumes. Theoretisch ist eine Farb-Raum-Differenz von 1 Einheit die kleinste Farb-Differenz, die das menschliche Auge unterscheiden kann. Wegen der inhärenten Unterschiede zwischen den visuellen Fähigkeiten einzelner Personen ist jedoch eine Farb-Raum-Differenz (ΔE) von etwa 5 Einheiten erforderlich, um praktisch und vertrauenswürdig zwischen Farben zu unterscheiden.
Die in den Farb-Raum-Darstellungen L*-, A*- und B*-Werte werden aus den Messungen der prozentualen Reflexion, die bei sechzehn verschiedenen Wellenlängen vorgenommen werden, die in gleichmäßigen Abständen zwischen 400 nm und 700 nm verteilt sind, unter Benutzung von Standard-Gleichungen berechnet, die in der Technik wohlbekannt sind. Im allgemeinen wird die prozentuale Reflexion bei jeder der 16 verschiedenen Wellenlängen mit der Intensität des Lichtes bei der betreffenden Wellenlänge multipliziert. Diese Werte werden dann mit den gewichtenden Standard- Funktionen für die Farben Rot, Grün und Blau multipliziert und schließlich zusammen addiert. Diese Berechnungen ergeben drei Normfarbwerte X, Y und Z, und L*-, A*- und B* werden aus den Normfarbwerten X, Y und Z mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnet: (Gleichung 2) (Gleichung 3) (Gleichung 4)
worin
X&sub0;, Y&sub0; und Z&sub0; die Normfarbwerte für ein perfektes Weiß (d.h. eine Reflexion von 100 % bei allen Wellenlängen) und X, Y und Z die gemäß der vorstehenden Beschreibung aus den sechzehn Wellenlängen zwischen 400 nm und 700 nm berechneten Normfarbwerte sind. Aus den Farb-Raum-Darstellungen wurden die Farb- Raum-Differenzen (ΔE) berechnet, und diese werden im folgenden zusammengefaßt und eingehender diskutiert. Bei der Interpretation der vorzulegenden Daten ist ein Term wie ΔE(1,007-1,012) die Farb-Raum-Differenz zwischen Assays des spezifischen Gewichts für standardisierte Urin-Lösungen mit spezifischen Gewichten von 1,007 und 1,012. In ähnlicher Weise ist der Term ΔE(1,007-1,020) die Farb-Raum-Differenz zwischen Assays des Spezifischen Gewichts für standardisierte Urin-Lösungen mit spezifischen Gewichten von 1,007 und 1,020. Die Terme ΔE(1,007-1,028) und ΔE(1,007-1,032) sind analog definiert. Es ist anzumerken, daß die standardisierten Urin-Lösungen mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten wie 1,007 und 1,012 auch unterschiedliche Ionenstärken haben, da das spezifische Gewicht zunimmt, wenn der Urin mehr gelöste ionische Species enthält, etwa Kationen wie Natrium und Kalium und Anionen wie Chlorid.
Anfangs wurde gefunden, daß der zur analytischen Untersuchung von Urin auf den Protein-Gehalt verwendete Molybdat-Farbstoff- Komplex des Standes der Technik durch das spezifische Gewicht der Urin-Probe stark beeinflußt wird. Die TABELLE II faßt eine Reihe von Assays zusammen, die an standardisierten Urin-Proben durchgeführt wurden, die die gleiche Menge Albumin enthielten, jedoch aufgrund des Zusatzes von Natriumchlorid unterschiedliche Ionenstärken und spezifische Gewichte hatten. TABELLE II Abhängigkeit des Molybdat-Farbstoff-Komplex-Indikator-Reagens- Systems des Standes der Technik von der Ionenstärke (dem spezifischen Gewicht) Spezifisches Gewicht des kein Albuminenthaltenden Urins Farbübergang des Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens Blau Hellblau und etwas grau Grau und etwas braun und gelb
In der Tabelle II wurde das Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens dadurch hergestellt, daß 75 mg Human-Albumin in einen 25 ml-Meßkolben eingefüllt wurden und dann der Kolben mit einer Ammoniummolybdat-Brenzcatechin-Violett-Weinsäure-Indikator-Lösung, die auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt und gepuffert worden war, aufgefüllt wurde. Diese Lösung enthält das Aquivalent zu 300 mg/dl Albumin. Mit dem Molybdat-Farbstoff-Reagens wurde WHATMAN CCP500-Filterpapier imprägniert und in Streifen geschnitten, wie oben beschrieben ist. Die Streifen wurden dann in Urin-Proben getaucht, die jeweils kein Albumin enthielten und infolge eines Zusatzes von Natriumchlorid jeweils ein unterschiedliches spezifisches Gewicht und eine unterschiedliche Ionenstärke hatten. Aus TABELLE II ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens bei Zunahme der Ionenstärke und einem Anstieg des spezifischen Gewichts von 1,007 auf 1,020 seine Farbe von Blau nach Gräulich-Braun änderte, und das sogar, obwohl der Albumin-Gehalt in der Test- Probe unverändert blieb. Außerdem lieferte ein Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens, das 400 mg/dl enthielt, identische Ergebnisse, sowohl in Assays von Urin-Proben, die kein Albumin enthielten, als auch in Assays von Urin-Proben, die 15 mg/dl Albumin enthielten. Diese Ergebnisse demonstrieren, daß das Molybdat-Farbstoff-Reagens seine Farbe als Antwort auf das spezifische Gewicht und die Ionenstärke des Urins ändert.
Weiterhin finden dann, wenn das spezifische Gewicht der Urin- Probe erhöht wird, deren Ionenstärke jedoch konstant gehalten wird, wie etwa durch Hinzufügen von Glucose zu der Urin-Probe an Stelle von Natriumchlorid, die in der TABELLE II aufgrund der Erhöhung des spezifischen Gewichts beobachteten Farbübergänge nicht statt, was zeigt, daß das Molybdat-Farbstoff-Reagens gegenüber den Veränderungen der Ionenstärke der Urin-Probe empfindlicher ist als gegenüber den absoluten Veränderungen des spezifischen Gewichts des Urins. Wie oben gezeigt wurde und wie im folgenden eingehender erörtert wird, wurde gefunden, daß wegen der Abhängigkeit des Farbübergangs des Molybdat-Farbstoff- Komplexes von der Ionenstärke der Test-Probe genaue Assays des spezifischen Gewichts des Urins durch die Verwendung von Test- Streifen erhalten werden, in die die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung eingearbeitet wurde.
Die in der TABELLE II für das Molybdat-Farbstoff-Indikator- Reagens zusammengefaßten Ergebnisse werden in der TABELLE III quantifiziert, in der Farb-Raum-Darstellungen für Assays von Urin-Proben mit verschiedenen Albumin-Konzentrationen und verschiedenen spezifischen Gewichten und Ionenstärken erhalten wurden, um die große Wirkung des spezifischen Gewichts des Urins auf den Farbübergang des Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens zu demonstrieren. Es wurde gefunden, daß das Variieren des spezifischen Gewichts der Urin-Probe durch Hinzufügen von Glucose keinen ausgesprochenen Effekt auf die Assays unter Einsatz der Methode der Bestimmung des spezifischen Gewichts mit dem Molybdat-Farbstoff-Komplex ausübt, da ΔE(1,007-1,015) 2,24 Einheiten beträgt und ΔE(1,007-1,022) 1,21 Einheiten beträgt, die beide unterhalb des minimalen, visuell nachweisbaren Niveaus von etwa 5 Einheiten liegen. Die TABELLE III zeigt jedoch, daß die Verwendung von Natriumchlorid zur Erhöhung des spezifischen Gewichts der kein Albumin enthaltenden Urin-Probe auch die Ionenstärke der Urin-Probe erhöht, und infolgedessen resultiert ein genauer Assay des spezifischen Gewichts aus dem Einsatz der Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung. Eine sorgfältige Prüfung der TABELLE III zeigt, daß die Farb-Raum- Differenzen, die für Test-Proben mit einem Albumin-Gehalt im wesentlichen von Null, jedoch unterschiedlichen Ionenstärken und spezifischen Gewichten, erhalten wurden, 5 Einheiten überschreiten, was aufgrunddessen zeigt, daß eine sichtbare Farb-Differenz von dem menschlichen Tester wahrgenommen wird. Außerdem wurde gefunden, daß selbst dann, wenn die Urin-Probe eine erhöhte Menge Albumin aufweist, die durch das spezifische Gewicht verursachte Farb-Raum-Differenz relativ konstant bleibt. Infolgedessen beeinflußt die Menge des in der Urin-Probe vorhandenen Albumins die analytische Bestimmung des spezifischen Gewichts nur minimal und, wie im folgenden weiter diskutiert wird, schaltet der absichtliche Zusatz relativ großer Mengen Albumin zu der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht in wirksamer Weise diese untergeordnete Störung aus. TABELLE III ΔE-Differenzen ihn Assays unter Verwendung des Molybdat-Farbstoff-Komplex-Reagens auf das spezifische Gewicht zwischen im wesentlichen kein Albumin enthaltenden Test-Proben mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten/Ionenstärken Albumin-Konzentration
Gemäß der Verfahrensweise und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung liegen, ausweislich der TABELLE III, beim Einsatz des Molybdat-Farbstoff-Komplexes in einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht sämtliche der Farb-Raum-Differenzen gut oberhalb des minimalen, durch den Menschen nachweisbaren Grenzwertes von ungefähr 5 Einheiten und machen damit einen Assay für das spezifische Gewicht der Test-Probe verfügbar. Die Werte der Farb-Raum-Differenz liegen oberhalb von ungefähr 5, und infolgedessen ist eine Farbänderung durch das menschliche Auge erkennbar, und der menschliche Tester vermag zwischen Urin-Proben zu differenzieren, die spezifische Gewichte haben, die sich im Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,000 bis etwa 1,030 um nur 0,003 Einheiten unterscheiden und im Bereich des spezifischen Gewichts von etwa 1,030 bis etwa 1,050 um nur 0,005 Einheiten unterscheiden. TABELLE IV Farb-Raum-Differenzen für Assays unter Verwendung der 300 mg/dl Albumin enthaltenden Molybdat-Farbstoff-Komplex-Indikator-Reagens-Zusammensetzung als Antwort-Reaktion auf Test-Proben mit unterschiedlichen Albumin-Gehalten und unterschiedlichen Ionenstärken Spezifisches Gewicht (eingestellt mit Natriumchlorid)
TABELLE IV, in der das in dem Assay der TABELLE II verwendete Molybdat-Farbstoff-Indikator-Reagens als Indikator für den Assay des spezifischen Gewichts einer Test-Probe verwendet wird, zeigt mit variierendem Albumin-Gehalt Farb-Raum-Differenzen von wesentlich weniger als 5 Einheiten. Als Ergebnis zeigt sich, daß eine Urin-Probe mit einem Albumin-Gehalt von bis zu etwa 100 mg/dl einen Assay des spezifischen Gewichts der vorliegenden Erfindung nicht in nennenswertem Maße stören würde, da unabhängig vom Albumin-Gehalt der Probe die ΔE-Werte nur im Bereich von 0,99 bis 3,10 Einheiten oder unterhalb der minimalen, visuell nachweisbaren Werte liegen. Beispielsweise wäre ein Assay des spezifischen Gewichts einer entweder 30 mg/dl oder 15 mg/dl Albumin enthaltenden Test-Probe wegen des Protein-Gehaltes der Probe nicht fehlerhaft, weil die Farb-Raum-Differenz zwischen den 15 mg/dl und 30 mg/dl enthaltenden Test-Proben nur im Bereich von etwa 0,5 Einheiten bis etwa 2,3 Einheiten liegen, gut unterhalb der minimalen, für den Menschen visuell nachweisbaren Änderung um etwa 5 Einheiten.
TABELLE V ist mit TABELLE IV identisch, mit der Ausnahme, daß die Indikator-Reagens-Zusammensetzung 400 mg/dl Albumin enthält. Die in der TABELLE V tabellierten Ergebnisse zeigen wiederum Farb-Raum-Differenzen, die signifikant unterhalb des minimalen, visuell nachweisbaren Niveaus von 5 Einheiten liegen. Demgemäß zeigen die TABELLEN IV und V, daß bei Einarbeitung einer genügenden Menge eines Proteins, wie Albumin, in die Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht, die in eine Träger-Matrix eines Test-Streifens eingeführt wird, der Farbübergang der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht als Antwortreaktion auf das spezifische Gewicht/die Ionenstärke der Test-Probe eintritt und nicht von dem Albumin- Gehalt der Test-Probe beeinflußt wird. Für Albumin in der Test- Probe in Konzentrationen bis zu wenigstens 100 mg/dl liegen die Farb-Raum-Differenzen im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,5 und deshalb jenseits der Unterscheidungsfähigkeit des normalen menschlichen Auges. TABELLE V Farb-Raum-Differenzen für Assays unter Verwendung der 400 mg/dl Albumin enthaltenden Molybdat-Farbstoff-Komplex-Indikator-Reagens-Zusammensetzung als Antwort-Reaktion auf Test-Proben mit unterschiedlichen Albumin-Gehalten und unterschiedlichen Ionenstärken Spezifisches Gewicht (eingestellt mit Natriumchlorid)
Als Ergebnis wird gezeigt, daß die Verwendung des Molybdat-Farbstoff-Komplexes in einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht als Indikator zur Differenzierung und Messung des spezifischen Gewichts einer Test-Probe überraschenderweise und unerwarteterweise die genaue und zuverlässige Bestimmung des spezifischen Gewichts von Test-Proben mit etwa dem gleichen spezifischen Gewicht erlaubt, ohne daß der Assay des spezifischen Gewichts durch die nicht ionischen Komponenten der Test-Probe wie Albumin und/oder Glucose beeinträchtigt wird. Solche unerwarteten Verbesserungen stellen gegenüber den im Stand der Technik zur analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts von Test-Proben verwendeten Indikatoren einen wichtigen und nutzbringenden Vorteil dar. Wie in den vorstehenden Tabellen anschaulich dargestellt ist, spricht der in der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthaltene Molybdat- Farbstoff-Komplex auf die Ionenstärke der Test-Probe an, bleibt relativ unbeeinflußt durch die nicht ionischen Komponenten der Test-Probe und liefert damit einen genauer Assay des spezifischen Gewichts.
Es ist ausdrücklich festzustellen, daß Fachleute auf dem Gebiet der Entwicklung von Test-Kits in der Lage sind, einen optimalen Test-Streifen zu entwerfen, der eine genügende Menge des Molybdat-Farbstoff-Indikators der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthält, um die Differenzierung und Messung spezifischer Gewichte von Test-Proben zu ermöglichen, die sich um nur 0,003 Einheiten unterscheiden, da die vorliegenden Tests unter Anwendung der Verfahrensweise und der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Farb-Raum-Differenz von wenigstens ungefähr 5 Einheiten zeigen. Dieser ΔE-Wert ist gewöhnlich ausreichend für den Nachweis durch das menschliche Auge und kann in einfacher Weise mit Hilfe der heutigen Kolorimeter und Spektralphotometer nachgewiesen werden. In ähnlicher Weise machen das Verfahren und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen genauen Assay des spezifischen Gewichts verfügbar, ohne Rücksicht auf wechselnde Mengen der nichtionischen Komponenten der Test-Probe, wie Glucose oder Albumin, in Mengen, die normalerweise in Human-Flüssigkeiten gefunden werden, solange genügend ionische Komponenten in der Test-Probe vorhanden sind, um einen Farbübergang zu bewirken, der mit dem spezifischen Gewicht der Test-Probe korreliert werden kann.
Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß eine volle Farbentwicklung von Test- Streifen, die den Molybdat-Farbstoff-Komplex als Indikator in einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthalten, innerhalb von etwa 1 min bis etwa 3 min stattfindet, nachdem der Test-Streifen mit der Test-Probe in Berührung gebracht wurde. Die maximale Farbentwicklung tritt nach etwa 2 min Berührungsdauer ein. Annehmbare und vertrauenswürdige Ergebnisse des Assays auf das spezifische Gewicht werden jedoch erhalten, wenn der Test-Streifen etwa 1 min nach dem Kontakt mit der Test-Probe auf eine Farbänderung untersucht wird. Eine solche kurze Zeit für die volle Farbentwicklung ist ein zusätzlicher Vorteil der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Molybdat-Farbstoff-Komplex der zum Assay für Proteine eingesetzten Zusammensetzung des Standes der Technik, die 10 min für eine maximale Farbentwicklung benötigte. Aus diesem Grunde können die Test-Streifen, die die Molybdat-Farbstoff-Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht der vorliegenden Erfindung eingearbeitet enthalten, benutzt werden, um schnellere und genauere Assays des spezifischen Gewichts zu erhalten. Es ist anzumerken, daß für sämtliche in den Tabellen zusammengefaßten Assays des spezifischen Gewichts die die Molybdat-Farbstoff-Komplex-Reagens-Zusammensetzung eingearbeitet enthaltenden Test-Streifen nach 2 min Kontaktzeit auf eine Antwort untersucht wurden. Es wurde auch gefunden, daß der aus der Wechselwirkung einer Test-Probe und eines Molybdat-Farbstoff-Komplex resultierende Farbübergang über die Zeit stabil ist.
Es wurde gezeigt, daß die Änderung der Farb-Raum-Differenz zwischen etwa 1 min und etwa 2 min relativ klein ist, so daß genaue Assays etwa 1 min nach dem Kontakt zwischen dem Urin und dem die Molybdat-Farbstoff-Reagens-Zusammensetzung auf das spezifische Gewicht eingearbeitet enthaltenden Test-Streifen resultieren. Weiterhin ist zu sehen, daß eine wechselnde Mengen Albumin oder andere nicht ionische Komponenten enthaltende Urin- Probe mittels visueller Nachweis- und Meßverfahren genau analysiert werden kann, weil diese nicht ionischen Urin-Bestandteile den Assay nicht genügend stören, um eine Farb-Raum-Differenz oberhalb des Minimums zu erzeugen, die für eine Differenzierung durch das menschliche Auge erforderlich ist. Weiterhin wurde gefunden, daß das Stoffmengen-Verhältnis des Molybdats zu dem Farbstoff von etwa 3 : 1 bis zu etwa 1 : 5 einen Indikator liefert, der für eine Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht geeignet ist, um eine erhöhte Empfindlichkeit für das spezifische Gewicht einer wäßrigen Test-Probe verfügbar zu machen.
Insgesamt wurde gezeigt, daß ein Molybdat-Farbstoff-Komplex, der in einer Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht enthalten ist, mit der eine geeignete Träger-Matrix, wie Filterpapier, imprägniert ist, die Farb-Differenzierung zwischen Test- Proben mit spezifischen Gewichten verbessert, die sich bei Test- Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,000 bis etwa 1,030 um nur 0,003 Einheiten und bei Test-Proben mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,030 bis etwa 1,050 um nur 0,005 Einheiten unterscheiden, und aus diesem Grunde die Empfindlichkeit der analytischen Bestimmung des spezifischen Gewichts wäßriger Test-Proben verbessert. Zusätzlich zu der gesteigerten Empfindlichkeit gegenüber den Assay-Verfahren auf das spezifische Gewicht nach dem Stand der Technik erleiden die Verfahrensweise und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung keine nachweisbaren Störungen durch verschiedenartige nichtionische Komponenten der Test-Probe, und sie liefern eine volle Farbentwicklung und genaue Assay-Ergebnisse in relativ kurzer Zeit. Die Verfahrensweise und die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erlauben auch die visuelle Differenzierungen von Farbübergängen, die aus dem Kontakt der Träger-Matrix, die mit Molybdat-Farbstoff-Komplex-Reagens-Zusammensetzung auf das spezifische Gewicht imprägniert ist, zwischen Test-Proben mit spezifischen Gewichten, die sich um nur 0,002 unterscheiden, und ergeben dadurch genaue und vertrauenswürdige Assays des spezifischen Gewichts von Test-Proben.
Aus diesem Grunde können gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung genauere und zuverlässigere Assays für das spezifische Gewicht von Urin und anderen flüssigen Test-Proben in der Weise durchgeführt werden, daß ein Molybdat-Farbstoff- Komplex, ein chelatbildendes Mittel und eine genügende Menge eines Proteins in einer Reagens-Zusammensetzung auf das spezifische Gewicht benutzt werden. Der Molybdat-Farbstoff-Indikator verbessert die Farb-Differenzierung zwischen Test-Proben mit nahezu gleichen spezifischen Gewichten und verbessert demgemäß die Empfindlichkeit des Assays. Das gezielt hinzugefügte Protein überwindet und beseitigt sämtliche Störungen, die aufgrund des Protein-Gehalts der Test-Probe auftreten.

Claims

1. Zusammensetzung, die einen ausreichenden Farbumschlag als Antwortreaktion auf die Ionenstärke einer wäßrigen Test- Probe zu zeigen vermag, umfassend

ein wasserlösliches Molybdat;

einen Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Farbstoff und/oder einen Polyhydroxybenzolphthalein-Farbstoff, worin das Stoffmengen-Verhältnis ("Mol-Verhältnis") des Farbstoffs zu dem Molybdat innerhalb des Bereichs von 0,1 : 1 bis 10 : 1 liegt;

ein chelatbildendes Mittel;

eine Eiweißkörper-Menge von wenigstens 0,3 Gew.-% der Zusammensetzung des Reagens auf das spezifische Gewicht zur Ausschaltung der Farbinterferenz-Effekte jeglicher, in der wäßrigen Testprobe vorhandener Eiweißkörper; und einen Puffer, um die Zusammensetzung auf einem pH-Wert zwischen 2 und 4 zu halten.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das wasserlösliche Molybdat ein aus Ammoniummolybdat, Natriummolybdat, Bismutmolybdat, Cadmiummolybdat, Calciummolybdat, Lithiummolybdat, Magnesiummolybdat, Kaliummolybdat, Strontiummolybdat, Zinkmolybdat, Alkylammonium- oder Hydroxyalkylammoniummolybdaten, Dialkylammonium- oder Di(hydroxyalkyl)ammoniummolybdaten, Trialkylammonium- oder Tri(hydroxyalkyl)ammoniummolybdaten und Ammoniumphosphomolybdaten oder Kombinationen derselben ausgewähltes Molybdat ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Polyhydroxybenzolsulfonphthalein-Farbstoff oder Polyhydroxybenzolphthalein-Farbstoff aus Brenzcatechinviolett, Pyrogallolrot, Brompyrogallolrot, Xylenolorange, Pyrogallolphthalein und o-Hydroxyhydrochinophthalein oder Kombinationen derselben ausgewählt ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das chelatbildende Mittel aus der freien Säure oder den wasserlöslichen Salzen der Weinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Gluconsäure, N-(Hydroxyethyl)ethylendiamintriessigsäure (HEEDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), Aminotris(methylenphosphonsäure), Hydroxyethylidendiphosphonsäure, Hexamethylendiamintetra(methylenphosphonat), Ethylendiamindiessigsäure (EDDA), Iminodiessigsäure (IDA), Nitrilopropionsäure (NTP), Hydroxyethyliminodiessigsäure (HIDA), Pyrophosphorsäure, 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure, Tripolyphosphorsäure, Hexametaphosphorsäure und Metaphosphorsäure oder Kombinationen derselben ausgewählt ist.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Puffer aus Lactat, Glycin, Phthalat, Trichloracetat, Sulfosalicylat, Phosphaten, Acetaten, Natriumchlorid/Salzsäure, Piperazin- N,N'-bis(2-hydroxypropan)sulfonsäure (POPSO), N-2-Hydroxyethylpiperazin-N'-2-ethansulfonsäure (HEPES), 3-N-(Trishydroxymethyl)methylamino-2-hydroxypropansulfonsäure (TAPSO) und 2-{[Tris-(hydroxymethyl)methyl]amino}ethansulfonsäure (TES) oder Kombinationen derselben ausgewählt ist.

6. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 zur Messung des spezifischen Gewichts von Urin.

7. Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer einen Elektrolyten enthaltenden wäßrigen Probe, umfassend

(a) das In-Berührung-Bringen der wäßrigen Probe mit einer Analyt-Nachweis-Vorrichtung, die ein die Reagens- Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 enthaltendes Reagens-Test-Kissen umfaßt;

(b) das Untersuchen der Analyt-Nachweis-Vorrichtung auf einen Farbumschlag als Antwortreaktion auf den Elektrolyt-Gehalt der wäßrigen Testprobe; und

(c) das Korrelieren des Farbumschlags mit dem spezifischen Gewicht der wäßrigen Testprobe.

8. Verfahren nach Anspruch 7 zur Messung des spezifischen Gewichts einer einen Elektrolyten enthaltenden wäßrigen Probe innerhalb von 0,003.

9. Analyt-Nachweis-Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer einen Elektrolyten enthaltenden wäßrigen Testrobe, umfassend

einen Träger-Streifen,

ein Reagens-Test-Kissen und

eine Reagens-Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, eingearbeitet in das Reagens-Test-Kissen.